Аппаратура ДИСК, её назначение и работа. Основные отказы и их устранение
Конспект
Технических занятий на тему
"Аппаратура ДИСК, её назначение и работа. Основные отказы и их устранение."
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1.1. Базовая подсистема ДИСК-Б предназначается для автоматического обнаружения перегретых (неисправных) буксовых узлов вагонов и локомотивов при проходе поездами пункта размещения ее перегонных устройств и выдачи обслуживающему персоналу станции информации о наличии, расположении и количестве перегретых букс в поезде.
1.2. Базовая подсистема ДИСК-Б входит в состав автоматической системы комплексного контроля технического состояния подвижного состава на :ходу поезда ДИСК-БКВ-Ц и может дополняться на отдельных пунктах контроля подсистемами обнаружения дефектов колес по кругу катания ДИСК-К, обнаружения волочащихся деталей ДИСК-В и централизации информации с линейных пунктов контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда ДИСК-Ц.
1.3. Подсистема ДИСК-Б обеспечивает контроль поездов, движущихся в одном направлении на однопутных и двухпутных линиях с электрической или автономной тягой.
1.4. В условиях эксплуатации подсистема ДИСК-Б должна обеспечивать;
1.4.1. Выявляемость перегретых букс при уровне настройки +70°С по температуре шейки оси - не менее 80%, при достоверности показаний — не менее 85%.
Рекомендуемые материалы
1.4.2. Выявляемость перегретых букс при уровне настройки + 140 - +180°С по температуре шейки оси — не менее 90%, при достоверности показаний — не менее 90%.
1.5. Диапазон скоростей движения контролируемых поездов от 5 км/ч до 125 км/ч для грузовых и от 5 км/ч до 250 км/ч — для пассажирских.
1.6. Диапазон рабочих температур от ;—60 до +65°С для напольных устройств, от —5 до +50°С для постовых перегонных устройств и от +1 до +40°С для станционных устройств.
1.7. Дальность передачи от перегонного к станционному оборудованию подсистемы до 10. км.
1.8. Объем регистрируемой информации на один проконтролированный поезд:
— точное указание порядкового номера вагона и номера оси в вагоне с перегретой буксой для левой и правой сторон наезда — до 399 вагонов;
— указание типа буксового узла вагона (на подшипниках качения или скольжения) — для всех вагонов, информация о которых выводится на печать;
— указание порядкового номера вагона с нижним негабаритом (волочение);
— указание порядкового номера вагона с заторможенными колесными парами;
— общее количество вагонов в поезде — до 399 вагонов;
— указание времени окончания контроля поезда в часах, минутах и секундах;
— указание порядкового за смену номера поезда.
1.9. Электропитание аппаратуры подсистемы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В +5% ,-10% частотой 50 Гц.
1.10. Потребляемая мощность:
— перегонными устройствами ( включая обогрев напольного оборудования ) — 2000 Вт;
— станционными устройствами — 600 Вт;
1.11. Масса аппаратуры — около 720 кг.
2. СОСТАВ ПОДСИСТЕМЫ ДИСК-Б
2.1. Базовая подсистема ДИСК-Б состоит из перегонных и станционных устройств, связанных между собой двухпроводной кабельной линией связи (рис. 2.1.). Перегонные устройства, в свою очередь, состоят из напольного и постового оборудования.
2.2. Напольное оборудование размещается непосредственно на пути и включает в свой состав:
— две основные напольные камеры (черт. 78Б.11-01);
— две вспомогательные напольные камеры (черт. 78Б.11-02/03);
— три датчика прохода колесных пар тина ПБМ-56 или (ДМ-88М ,ШМП-93);
— путевую коробку с электронной педалью типа ЭП-1 (черт. 6950.20.00.000);
— четыре рамы (черт. 78Б.5);
— два (четыре) ограждения (черт. 78Б.6-01);
— две кабельные муфты;
— датчики УКСПС.
2.3. Постовое оборудование размещается в специальном отапливаемом помещении, сооружаемом вблизи участка установки напольных устройств, и включает в свой состав:
— стойку перегонную, (черт. 78Б.21);
— блок термодатчиков (черт. 78Б.27);
— щиток вводно-изолирующий типа ЩВИ-663 (черт. 511.00.18).
2.4. Станционное оборудование размещается либо в помещении пункта технического осмотра вагонов (ПТО, ПКТО, КП)), либо в помещении дежурного по станции (поста ЭЦ).В его состав входят:
— стойка станционная (черт. 78Б.31);
— блок сопряжения (черт. 78Б.50);
— пульт оператора станционный (черт. 78Б.ЗЗ);
— щиток вводно-изолирующий типа ЩВИ-66Э (черт. 511.00.18);
— блок ПК.
3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОДСИСТЕМЫ
В процессе движения поезда температура буксовых узлов вагонов и локомотива повышается за счет работы сил трения и корпуса букс излучают в окружающее пространство тепловую (инфракрасную) энергию в диапазоне .длин волн от 3 До 20 мкм. Нормальная работа буксового узла характеризуется установившимся режимом теплообмена между его элементами, колесной парой и окружающим воздухом, когда температура его корпуса повышается незначительно по сравнению с температурой окружающего воздуха (на 7—12°С). Перегрев буксового узла при его неисправности характеризуется неустановившимся режимом теплообмена и существенным повышением температуры корпуса (на 20°С и более).
Работа подсистемы ДИСК-Б основана на улавливании теплового излучения корпусов букс при движении поезда с последующим преобразованием его в электрические сигналы, усилением, нормированием по длительности, передачей тепловых сигналов совместно с сигналами отметки прохода осей и вагонов на станцию, выделении по определенным критериям сигналов от перегретых букс и регистрацией информации о месте расположения таких букс в поезде. На рис. 1 приведена блок-схема .подсистемы ДИСК-Б, на черт. 78Б Э1 — структурная схема и на черт. 78Б ЭЗ—ее принципиальная схема.
На участке контроля по обеим сторонам колее размещаются напольные считывающие камеры. Основные напольные камеры (НКПО, НКЛО) устанавливаются под углом 13" к оси пути, а вспомогательные (НКПВ, НКЛВ) — перпендикулярно оси пути. Каждая напольная камера содержит приемник ИК-излучения (болометр БП2), снабженный узконаправленной оптической системой, предварительный усилитель сигналов, узел заслонки входного окна и элементы электрического обогрева камеры. Оптическая система основных напольных камер ориентирована на задние по ходу движения поезда стенки корпусов букс, а вспомогательных — на подступичную часть колеса с наружной стороны. К каждой напольной камере от постового оборудования подходят два кабеля, через которые передаются тепловые сигналы букс, сигналы управления работой камеры и электропитание. Высокочастотная рельсовая цепь наложения (электронная педаль ЭП-1), включенная в состав напольного оборудования, присоединяется, с помощью перемычек к рельсам и обеспечивает выдачу команд управления к постовому оборудованию при наличии поезда в зоне контроля длиной около 50 км.
Датчики прохода колесных пар П1, П4, П5 предназначены для выработки сигналов отметки прохода колесных пар в определенной точке пути. По сигналам с датчиков осуществляется счет осей и физических вагонов в поезде, а также управление работой устройств приемоусилительных трактов.
Блок усилителей, блок управления и блок передачи сообщений входят в состав стойки перегонной. Конструкция стойки перегонной (рис. .3:1), как и стойки -станционной, позволяет устанавливать в ней до 6-ти типовых блоков. Каждый блок может содержать до 24-х субблоков :1 типа, или до 12-ти субблоков II типа, или до 6-тй субблоков III типа, или их комбинацию. Присоединение блоков к стойке осуществляется через разъемы в соединительном отсеке стойки, который расположен с правой стороны. Блок усилителей содержит 4 одинаковых субблока оконечных усилителей (ОУ) тепловых сигналов, поступающих от напольных камер. Оконечные усилители содержат также устройства нормирования сигналов,,: по длительности и устройства температурной коррекции тепловых сигналов, которые управляются от блока термодатчиков, 'входящего в состав постового оборудования и размещаемого снаружи постового помещения. Блок управления включает в себя устройство отметки прохода физических вагонов, устройство формирования .команд, устройство формирования импульсов от датчиков прохода колес, программно -задающее yстройство и приемник обратною канала. Блок передачи сообщений содержит 7 прямых каналов передачи сигналов с перегона на станцию и один обратный канал приема сигналов со станции, организованных частотным разделением полосы частот от 1,7 до 3,4 Кгц (ширина канала 180 Гц), а также групповые устройства сопряжения с кабельной линией связи.
Стойка станционная включает в себя блоки приема сообщений, преобразования, накопления и автономной работы. Блок приема сообщений содержит, 7 каналов приема сигналов, один канал передачи сигналов на перегон и групповые устройства сопряжения с линией связи. Блоки преобразования и накопления включают в себя устройства преобразования аналоговых тепловых сигналов в цифровой код, счетчики количества физических вагонов в поезде и осей в вагоне, устройства запоминания информации на один проконтролированный вагон, устройство выработки кодового значения текущего времени и порядкового (за смену) номера поезда, устройства «Тревоги», а также передатчик обратного канала. В состав блока автономной работы входят устройства накопления информации о вагонах, в которых обнаружены перегретые буксы (неисправные колесные пары или волочащиеся детали), устройство распознавания типа буксового узла (на подшипниках скольжения или качения) и устройства напряжения. В состав станционного оборудования входят также пульт оператора станционный, блок сопряжения и печатающее устройство УП-1.Стойки перегонная и станционная имеют силовой отсек, в котором размещаются клеммные соединительные колодки для кабелей, выпрямительные и ' стабилизирующие устройства, трансформаторы и устройства защиты. Подключение к стойкам блока термодатчиков; пульта оператора и печатающего устройства осуществляется с помощью кабелей.
С заходом поезда на участок контроля (за 10—15 м до напольного оборудования) шунтируется рельсовая цепь наложения ЭП-1 и сигнал наличия поезда на участке контроля поступает в блок управления. По этому сигналу формируются команды на открытие заслонок напольных камер и включение в работу перегонных и станционных устройств. Команда на включение в работу станционных устройств передается по пятому каналу аппаратуры передачи сообщений постоянным уровнем сигнала в канале. По команде включения в работу аппаратуры снимается запрет с логических схем. При этом с пульта оператора; выдается световая сигнализация наличия поезда на участке контроля. Все указанные операции заканчиваются до захода первого, колеса локомотива в зону действия датчика П1.
При заходе первого колеса в зону действия датчика П4 по сигналу с блока управления открываются входы ячеек памяти оконечных усилителей, подключенных к основным напольным камерам, и сигналы от корпусов букс, полученные при проходе колеса от датчика П4 до датчика П5 за счет восприятия болометрами ИК- излучения букс, усиливаемся и запоминаются в ячейках памяти (запоминается амплитудное значение сигнала пропорциональнее температуре корпуса буксы). При проходе этого же колеса в зоне действия датчика П5 по переднему фронту сигнала от датчика с блока управления, открываются входы ячеек памяти оконечных усилителей, подключенных к -вспомогательным напольным камерам, а по заднему фронту сигнала от/датчика они закрывается и тепловые сигналы от подступечных частей колеса также усиливаются и запоминаются в cвоих ячейках памяти. По заднему фронту сигнала с датчика П5 блок управления вырабатывает импульс считывания тепловых сигналов с ячеек памяти (длительность импульса I7 мс). При этом считанные с ячеек; памяти тепловые сигналы от основной и вспомогательной напольных камер отдельно для правой и левей стороны поезда смешиваются по схеме «ИЛИ» (выделяется больший по амплитуде сигнал длительностью 17 мс) и поступают на 4 и З каналы блока передачу сообщения соответственно. Одновременно на шестой канал этого блока подается сигнал отметки прохода колеса над датчиком П5 (по заднему фронту -сигнала от датчика) длительностью 17 мс. Тепловые сигналы и сигнал отметки прохода колеса передаются в линию связи к станционному оборудованию. При изменении температуры окружающего воздуха по команде с блока термодатчиков в «конечных усилителях осуществляётся корректировка амплитудного значения тепловых сигналов от основных камер с тем, чтобы амплитуда сигнала была одинаковой при одном и том же значении температуры шейки оси во всем диапазоне температур наружного воздуха. Использование вспомогательных, камер позволяет устранить случаи пропуска перегретых букс, когда температура их корпуса ниже уровня настройки (отсутствует крышка, корпус загрязнен).
При проходе колесных пар вагона (локомотива) над датчиками П1, П4 и П5 по сигналам с датчиков, отметчик вагонов вырабатывает импульс отметки прохода физической подвижной единицы независимо от числа осей в ней (до 14 осей), когда последнее колесо проходит датчик П5. Сигнал отметки прохода вагона длительностью 17 мс передается к станционному оборудованию по седьмому каналу блока передачи сообщений.
Тепловые сигналы левой и правой сторон поезда с выходов каналов приема сообщений 3 и 4 поступают на преобразователи «аналог-код», где амплитуда сигнала преобразуется в двоично-десятичный код (максимальное значение 39). Сигналы отметки прохода вагонов и осей с каналов приема 7 и 6 поступают соответственно на , счетчики количества вагонов и осей в вагоне. При поступлении каждого сигнала отметки оси кодовое значение тепловых сигналов и номера оси в вагоне может выдаваться в буферный накопитель, а при поступлении сигнала отметки прохода вагона — в блок сопряжения. Решение о выдаче информации принимается пороговым устройством с регулируемым значением порога срабатывания. Устанавливая определенное значение порога, можно обеспечить выдачу информации на печать с любого уровня; амплитуды теплового сигнала (максимально можно выдать информацию о нагреве букс четырех осей в пределах каждого вагона).
Буферный накопитель (запоминающее устройство) служит для согласования скоростей поступления информации и ее распечатки.
Уровень настройки подсистемы ДИСК-Б на обнаружение перегретых букс с определенным значением температуры шейки оси устанавливается пороговым элементом, входящим в состав устройства тревоги. При превышении амплитуды теплового сигнала правой: иди -левой стороны поезда установленного значения торца (перегретая букса) вырабатывается сигнал тревоги, по которому включается звуковая и световая сигнализация на пульте оператора. При этом, параллельно с выдачей в блок сопряжения информация о вагоне с перегретой буксой поступает в блок автономной работы и запоминается (порядковый номер вагона и сторона поезда, с которой расположена перегретая букса). Всего блок автономной работы может запоминать информацию о 16-ти вагонах. Информация с блока автономной работы может выдаваться по запросу на цифровое табло пульта оператора.
При настройке подсистемы в условиях эксплуатации уровень выдачи информации на печать устанавливается ниже уровня обнаружения перегретых букс. В этом случае, при остановке поезда по показаниям аппаратуры, представляется возможность не только произвести ремонт неисправного буксового узла, но и осмотреть буксовые узлы с существенным отклонением их температуры от нормальной, :что повышает выявляемость неисправных букс аппаратурой.
При обнаружении подсистемой перегретой буксы по команде с блока автономной работы в момент контрольной программы срабатывает реле «Тревога 1», и через его контакты организуются цепи управления работой сигнального указателя «Перегретая букса» и включаются ячейки сигнализации на аппаратуре дежурного по станции. Реле «Тревога 2» срабатывает в момент обнаружения высокоаварийных букс.
В состав станционного оборудования включен различитель типа букс, принцип работы которого "основан на распознавании тина буксового узла по амплитудному признаку всех букс одного вагона (температура нормально работающих букс с подшипником скольжения значительно выше температуры нормально работающих роликовых букс). Признак типа буксового узла («+» — букса скольжения, «—;» — букса роликовая) отпечатывается после информации о порядковом номере вагона, а соответствующий сигнал подается в устройство тревоги для задания различных уровней порогового значения при том, или ином типе буксового узла (при роликовой буксе порог срабатывания выше, чем при буксе скольжения, т. к. для роликовой :буксы выше допустимая температура ее корпуса). При удалении поезда с участка контроля перегонных устройств по сигналу с рельсовой цели наложения, блок управления вырабатывает команду «конец поезда», по которой закрываются заслонки напольных камер, запускается программно- задающее устройство и аппаратура переключается в режим автоконтроля. Команда на переключение режима станционных устройств передается понижением постоянного уровня сигнала в канале 5 блока передачи сообщений. В режиме автоконтроля имитируется .проход шестиосного вагона с высоким уровнем нагрева букс (3 оси при открытой заслонке и-3 оси при закрытой заслонке) и информация о контрольном вагоне фиксируется блоком сопряжения. По результатам расшифровки этой информации можно судить о настройке основных устройств подсистем. После выдачи информации о контрольном вагоне на печать выдается информация о порядковом номере поезда за смену (регистра номера поезда) по времени окончания его контроля (часы, минуты, секунды). На этом цикл контроля поезда заканчиваемся и на логические цепи накладывается запрет работы, а печатающий механизм выключается. . .
В подсистеме ДИСК-Б заложена возможность контроля ряда цепей и устройств в режиме их проверки или настройки, в том числе и перегонных, по командам, задаваемым со станций. С этой целью станционное оборудование содержит передатчик обратного канала, позволяющий формировать и передавать к перегонным постовым устройствам в кодовом виде 7 команд. По этим командам имитируются различные режимы контроля поезда пёрегонными устройствами и результаты контроля выводятся на печатающее устройство станционного оборудования. Анализ напечатанной информации позволяет судить о работоспособности подсистемы или локализовать место ее неисправности.
Базовая подсистема ДИСК-Б может дополняться на отдельных пунктах контроля подсистемами обнаружения дефектов колес по кругу катания ДИСК-К, обнаружения волочащихся деталей ДИСК-В или подсистемой централизации информации ДИСК-Ц.
При включении в состав ДИСК-Б подсистемы ДИСК-К в состав напольного оборудования включаются два датчика прохода колес П2 и ПЗ, которые устанавливаются на одном рельсе между датчиками П1 и П4, и шесть пьезоакселерометров, которые устанавливаются на обоих рельсах (по 3 на рельс), а в состав стойки перегонной — блок контроля колес. Сигналы с блока контроля колес об уровне динамического воздействия колеса на рельс передаются по второму каналу к станционному оборудованию, преобразуются в кодовый аналог и выдаются на печать.
При включении в состав ДИСК-Б подсистемы обнаружения волочащихся деталей напольное оборудование дополняется датчиком, а блок управления — субблоком формирования-сигнала наличия волочащейся детали. Информация о наличии волочащейся детали передается по первому .каналу к станционному оборудованию и печатается после информации о порядковом номере вагона (знак «1» — наличие волочащейся детали, знак «О» — отсутствие волочащейся детали в вагоне). В момент обнаружения волочащейся детали или неисправного колеса с устройства тревоги на пульт оператора подается команда, по которой включается звуковая и световая сигнализация.
Подсистема ДИСК-Ц рассчитана для передачи данных на центральный диспетчерский пост (в пределах до 400 км) от двух комплектов ДИСКОВ, расположенных на одной станции. При включении подсистемы ДИСК-Б совместно с ДИСК-Ц печатающее устройство каждого комплекта ДИСК-Б переносится на центральный пост, а одна из стоек станционных дополняется блоком передачи данных и блоком МОДЕМ подсистемы ДИСК-Ц. Совместная, работа подсистем в режиме централизации предусматривает передачу всех данных, выводимых на печать при работе ДИСК-Б в автономном режиме, и их регистрацию на центральном посту. На линейном -пункте контроля входящие в состав станционного оборудования пульты операторов размещаются у дежурного по станции и в случае отказа в работе каналов связи или оборудования центрального поста дежурный по станции может вывести на табло пульта оператора информацию с блоков автономной работы о расположении в поезде тех или иных неисправностей подвижного состава. Наличие неисправных вагонов в поезде сигнализируется дежурному по станции с пульта оператора как и в режиме автономной работы подсистемы ДИСК-Б.
4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ИЗДЕЛИЯ
4.1. Вторичные источники стабилизированного напряжения
4.1.1. Состав источников стабилизированного напряжения.
Аппаратура ДИСК укомплектована тремя типами вторичных источников стабилизированного напряжения постоянного тока. Ими являются СП1, СП2 и СПЗ. Все они выполнены в виде самостоятельных конструктивных единиц — субблоков, которые, благодаря применению каркаса одного и того же типоразмера, в значительной степени унифицированы конструктивно и, кроме того, имеют много общего в типах примененных комплектующих узлов и изделий. Так, в каждом субблоке имеются силовой трансформатор и электролитические конденсаторы фильтра выпрямителя. Радиаторы регулирующих транзисторов имеют одни и те же типоразмеры, место установки и способ крепления. Их лицевые панели содержат однотипные одинаково расположенные элементы и различаются между собой только количеством контрольных гнезд. Задние стенки каркасов с установленными на них штепсельными разъемами полностью идентичны. Едины для субблоков и параметры питающего напряжения, а также условия эксплуатации, определяемые уровнями механических, климатических, электростатических и других воздействий окружающей среды.
4.1.2. Устройство и работа источника СП1.
Субблок СП1 общий вид которого приведен на черт. 78Б.21.3.1 СБ, является однополярным источником с выходным напряжением +5В при токе нагрузки до 2А. Из чертежа видно, что комплектующие элементы субблока размещены внутри каркаса; состоящего из лицевой панели , двух ребер и задней стенки. На лицевой панели установлены: сетевой тумблер, держатель предохранителя, гнезда для контроля выходного напряжения и светодиодные индикаторы входного и выходного напряжений. Остальные элементы субблока смонтированы на ребрах каркаса. Это — силовой трансформатор, конденсаторы фильтра выпрямителя, плата с диодами выпрямителя, плата с элементами электронной схемы, узел регулирующих транзисторов с радиаторами и плата с симметрирующими (токовыравнивающими) резисторами .
Принципиальная электрическая схема субблока приведена на черт. Д8В,21.3Л ЭЗ. Субблок содержит следующие функциональные элементы: силовой понижающий трансформатор (Тр), мостовой диодный выпрямитель (Д3-Д6) , емкостный фильтр (С1-С2) и электронный стабилизатор напряжения компенсационного типа на транзисторах (Т 1-Т5).
К выводам 2-17 первичной обмотки трансформатора подключена цепь состоящая из токоограничивающего резистора R1,защитаогр диода Д2 и светодиода Д1, предназначенного для контроля наличия питающего напряжения на входе субблока. Диод Д2 введен в схему для защиты светодиода от воздействия обратного напряжения, амплитуда которого здесь превышает допустимое для него значение.
Необходимое входное напряжение электронного стабилизатора образуется в результате выпрямления напряжения основных вторичных обмоток трансформатора и последующего сглаживания выпрямленного напряжения емкостным фильтром. Последний обеспечивает снижение амплитуды переменной составляющей выпрямленного напряжения до уровня, не превышающего 1 В при максимальной нагрузке источника. Принятая схема соединений вторичных обмоток трансформатора, в которой три секции с необходимыми и равными напряжениями работают параллельно, выбрана с целью обеспечения заданной нагрузочной способности источника по току.
Электронный стабилизатор напряжения является замкнутой системой автоматического регулирования с последовательным включением регулирующего элемента. Здесь регулирующий элемент (РЭ), являющийся исполнительным органом системы, компенсирует с помощью ряда функциональных элементов, составляющих цепь отрицательной обратной связи (ООС), все те отклонения, которые возникают в системе в результате изменений в заданных пределах входного напряжения, сопротивления нагрузки, а также параметров схемы и окружающей среды. Функционирует система так.
Два напряжения, между которыми существует равенство только в моменты устойчивого равновесия; в системе, подаются на вход сравнивающего элемента (С.Э). Одно из них, являющееся эталонным, снимается с выхода источника опорного напряжения (ИОН), а другое — сравниваемое с первым, снимается с помощью измерительного элемента (ИЭ) с выхода стабилизатора. При отклонении выходного напряжения от своего исходного значения (которое может произойти по любой из названных выше причин), на выходе сравнивающего элемента появляется сигнал рассогласования (ошибки), который затем усиливается. После усилителя ошибки (УО) этот сигнал, :воздействуя на регулирующий элемент, вызывает изменение его проводимости в таком направлении и на такую величину, которые обеспечивают восстановление исходного значения выходного напряжения. При этом рассогласование на входе элемента сравнения устраняется и в системе устанавливается состояние равновесия, которое будет сохраняться вплоть до появления очередного возмущающего воздействия.
В данном источнике регулирующий элемент выполнен на составном транзисторе, состоящем из согласующего Т2 и проходного, образованного параллельно соединенными транзисторами ТЗ и Т4. Резисторы R7-R10, .включенные в эмиттерные цепи проходных транзисторов, предназначены для уравнивания токов в ветвях параллельной цепи. Опорное напряжение вырабатывается параметрическим стабилизатором, состоящим из токоограничивающего резистора R6 и стабилитрона Д10, В качестве измерительного элемента используется резистивный делитель выходного напряжения стабилизатора. Он состоит из постоянных резисторов R l 1, R13 и подстроенного R12, который предназначен для точной установки номинального значения выходного напряжения. Сигнал рассогласования (ошибки), равный в данном случае разности между напряжением, снимаемым с нижнего плеча измерительного делителя, и опорным напряжением, прикладывается к эмиттерному переходу транзистора Т5,который является уравнивающим элементом и усилителем ошибки одновременно. В отличие от обычных решений, когда коллекторная нагрузка транзистора выбирается пассивной и реализуется с помощью резистора, в усилителе ошибки она выбрана активной и реализована с помощью стабилизатора тока, который благодаря своему высокому выходному сопротивлению для переменного тока позволяет получить существенно больший коэффициент стабилизации и меньшее выходное сопротивление источника.
Стабилизатор тока, выполненный на транзисторе Т1, включает в себя параметрический стабилизатор напряжения на Д7, Д8 и R2. Применение последнего вызвано необходимостью стабилизации величины базового тока транзистора Т1. Величина его ограничивается на необходимом уровне суммарным сопротивлением -резисторов R3 и R4, последний из которых (терморезистор) введен с целью обеспечения постоянства базового тока при изменении температуры окружающей среды.
Таким образом, в случае отклонения выходного напряжения от своего номинала, появившийся на выходе транзистора Т5 сигнал рассогласования усиливается им и подается на регулирующий элемент (базу Т2), который за счет изменения своей проводимости обеспечивает компенсацию возникшего -рассогласования.
Конденсатор СЗ, с помощью которого в усилителе ошибки создается местная ООС по переменной составляющей сигнала рассогласования, обеспечивает примерно двукратное снижение уровня пульсаций выходного напряжения и совместно с конденсатором С4 создает необходимый запас устойчивости схемы к самовозбуждению. Светодиод Д11, включенный через токоограничивающий резистор R14, предназначен для контроля наличия выходного напряжения.
4.1.3. Устройство и работа источника СП2
"Субблок СП2 является двухполярным источником с выходным напряжением ±12 В при токе нагрузки источника каждой полярности до 0,35 А, его компоновка (черт. 78Б.21.1.6 СБ), комплектующие узлы и большинство комплектующих элементов те же, что ив субблоке СП1 .Внешне от последнего он отличается только удвоенным количеством контрольных гнезд и светодиодов на передней панели, а также отсутствием на каркасе двух плат — с диодами выпрямителя и с симметрирующими резисторами.
Источник представляет собой совокупность двух полностью идентичных стабилизированных выпрямителей с общим силовым трансформатором ( 78Б.21.1.6 ЭЗ) и цепью светодиодного индикатора питающего напряжения (R1, Д1, Д2).
Функциональными узлами источника отрицательной полярности являются выпрямитель (ДЗ, Д4, Д7, Д8), фильтр (С1) и электронный стабилизатор на транзисторах Т1, ТЗ, Т5, выполненный по аналогичной СП1 схеме.
Регулирующий элемент выполнен по схеме составного транзистора и состоит из согласующего ТЗ и проходного Т1 транзисторов. В качестве источника опорного напряжения применен стабилитрон Д13, включенный через токоограничивающий резистор R4. Функцию измерительного элемента выполняет резистивный делитель напряжения, состоящий из постоянных резисторов R6, R8 и подстроечного R7. Транзистор Т5 является сравнивающим элементом и усилителем ошибки одновременно. Контроль наличия выходного напряжения осуществляется с помощью цепи, состоящей из светодиода Д15 и ограничительного резистора R12. Цепь R2, Д11 предназначена для автоматического запуска схемы в момент включения источника в сеть. В такие моменты стабилитрон Д11 пробивается и обеспечивает протекание через эмиттерный переход транзистора Т1 базового тока, переводящего' его в проводящее состояние. Величина базового тока при этом ограничивается суммарным сопротивлением двух участков этой цепи, одним из которых является резистор R2, а другой образован параллельным соединением цепи резисторов R6-R8 с цепью Д15, R12. Следует заметить, что надежный автоматический запуск схемы стабилизатора обеспечивается только в случае правильного выбора стабилитрона Д11 по величине напряжения пробоя. Оно должно быть меньше входного напряжения стабилизатора, но больше максимально возможного падения на регулирующем транзисторе.
4.1.4. Устройство и работа источника СПЗ
Субблок СПЗ (черт. 78Б.21.2.1 СБ) является специализированным двухполярным источником, предназначенным для питания измерительных цепей приемников инфракрасного излучения. По своим качественным показателям, достаточно полно отражающим те требования, которые предъявляет выполняемая им функция, он относится к классу источников высокой стабильности (нестабильность менее 1%). Его выходное напряжение при токе нагрузки до 1 мА составляет ±15 В. Субблок отличается от других одной конструктивной особенностью — наличием электромагнитной экранирующей перегородки между силовым трансформатором и платой с элементами электронной схемы. Эта мера, примененная в дополнение к необходимым схемным средствам, обеспечивает особа низкий уровень пульсации выходного напряжения на частоте питающей сети.
Принципиальная электрическая схема субблока приведена на черт. 78Б.21.2.1 ЭЗ.
Функциональными узлами источника СПЗ являются силовой трансформатор с общей средней точкой (контакты 7 и !3), светодиодный индикатор питающего напряжения (R1, Д1, Д2), индикаторы выходных напряжений (Д12, R8 и Д13, R9), выпрямитель (ДЗ . . . Д6), фильтрующие входные емкости (С 1, С2) и фильтрующие выходные емкости (СЗ и С4) и электронные стабилизаторы (Т1...Т4, Д7...Д11). Регулирующие элементы каждого электронного стабилизатора выполнены по схеме составных транзисторов и состоят из согласующих (Т2 и ТЗ) и проходных (Т1 и. Т4) транзисторов. Транзисторы Т2 и ТЗ являются одновременно сравнивающими элементами и усилителями ошибки. В качестве источников опорного напряжения используются стабилитроны Д10, Д11 и Д8,Д9, включенные через токоограничивающие резисторы R6 и R7. Цепь R2, R3, Д7 предназначена для автоматического запуска источника в моменты включения его в сеть.
4.1.5. Устройство и работа источника СП4.
Субблок СП4 является однополярным; источником с выходным напряжением +30 В при токе нагрузки до 2А. Его компоновка (черт. 78Б.50.2 СБ) почти соответствует компоновке субблока СП1. Внешне от последнего он отличается только платой, установленной на месте платы с диодами выпрямителя, и наличием двух конденсаторов, установленных в непосредственной близости от разъема.
Принципиальная электрическая схема субблока приведена на черт. 78Б.50.2 ЭЗ. Субблок содержит те же функциональные элементы, что и субблок СП1 и дополнительно оборудован схемой управления двигателем печатающего устройства УП-1.
Электронный стабилизатор напряжения компенсационного типа отличается от стабилизатора в СП1 только номиналами элементов и дополнительно элементами R5,R6, R21, Д9, Д10, Т5, осуществляющими защиту по току (выходной ток ограничен примерно 2,5 А).
Схема управления двигателя состоит из управляемого блокинг - генератора собранного на элементах R16, С5, Д13, Т7,ТР2. Генератор управляется ключом на R17, RI8, Т8. Со вторичной обмотки ТР2 через диод Д14 и токоограничивающий резистор R15 на семистор Д15 поступают отпирающие импульсы с частотой 1 . . . 3 кГц.
Конденсаторы С6, С7 служат дополнительной реактивной нагрузкой для уменьшения cos<f.
4.2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА НАПОЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.2.1. Размещение и состав напольного оборудования
Напольное оборудование базовой подсистемы ДЙСК-В для обнаружения перегретых букс размещается напротив помещения для аппаратуры и занимает участок пути около десяти метров (черт. 78БВО).
В состав напольного оборудования входят две основные и две вспомогательные напольные камеры, четыре ограждения напольных камер от волочащихся предметов, три датчика прохода осей, электронная рельсовая цепь наложения типа ЭП-1, две кабельные муфты типа УКМ-12 , блок термодатчиков и датчиков УКСПС . Напольные устройства соединены с постовым оборудованием соответствующими кабелями.
Напольные камеры устанавливается на специальных рамах с анкерными болтами. Рамы крепятся к фундаменту, заглубленному в призму железнодорожного полотна. Установка камер производится согласно чертежу 78Б ВО .При ориентации камеры на сканируемую поверхность буксы или ступицы колеса изменение ее положения относительно рельса в горизонтальной плоскости производится за счет пазов в опорах и платформе, а в вертикальной плоскости за счет смещения платформы на анкерных болтах.
Ориентирование камер производится с помощью ориентирного устройства, имитирующего проход буксы или ступицы колеса в точке контроля. Точка ориентации основной напольной камеры находится на расстоянии 480 мм над поверхностью катания рельса и на расстоянии 380 мм от внутренней грани головки рельса. Точка ориентации вспомогательной камеры находится так же как и у основных камер, на высоте 480 мм от поверхности катания рельса внутри колеи, на расстоянии 100 мм от внутренней грани головки рельса. От каждой камеры в помещение для аппаратуры поступает один сигнальный экранированный кабель и один силовой четырнадцати жильный кабель.
Установка датчиков прохода осей производится согласно чертежу 7816 ВО. Соединительные кабели от датчиков заводятся в Две универсальные кабельные муфты. Из муфт сигналы от датчиков подаются по кабелю на клеммную колодку перегонной стойки и далее - в блок управления.
Электронная педаль ЭП-1 размещается в путевой коробке. Подключается педаль к рельса перемычками, применяемыми в устройствах СЦБ для включения рельсовых цепей. По кабелю, соединяющему путевую коробку с перегонной стойкой, подается напряжение 12В для питания преобразователя ЭИ-.1 и снимается напряжение с выхода рельсовой цепи положения для питания обмотки путевого реле.
4.2:2. Работа напольного оборудования
4.2.2.1. Датчик прохода колесных пар
В качестве датчика может использоваться педаль ПБМ-56 или ДМ-88М (ШМП-93). Датчики предназначены для получения электрических сигналов в моменты прохода колес подвижной единицы над ними.
Датчик ПБМ-56 (черт. 6950.00.10.000) состоит из катушки с постоянным магнитом 1, кронштейна 2, втулки 3 и болта 4. Принцип действия датчика основан на наведении в катушке ЭДС индукции за счет изменения магнитного потока разомкнутой магнитной цепи в момент прохода гребня колеса в воздушном зазоре, образованном головкой рельса и постоянным магнитом. При заходе и сходе колеса с датчика он вырабатывает разнополярные импульсы колоколообразной формы. Амплитуда выходного сигнала с датчика определяется скоростью изменения магнитного потока, то есть находится в прямой зависимости от скорости прохода колесной пары. Нижний предел скоростей движения подвижной единицы, при котором сигналы с датчика могут управлять работой (схем аппаратуры, около 5 км/ч. Датчик может устанавливаться на рельсы типов Р-50, Р-65 и Р-75.
4.2.2.2. Электронная рельсовая цепь наложения типа ЭП-1
Электронная рельсовая цепь наложения (электронная педаль 'ЭП-1') представляет собой совместную в одной конструкции приемную и питающую части.
Рельсовая цепь наложения с частотой питающего тока 5 кГц заимствована из комплекта аппаратуры автоматической переездной сигнализации. Принципиальная схема электронной педали приведена на схеме 36139 ЭЗ.
Питающий конец рельсовой цепи наложения (электронной педали) представляет собой преобразователь постоянного напряжения 12 В в переменное частотой 5 кГц, который состоит из задающего генератора, собранного на транзисторе Т1, и усилителя мощности генерируемых колебаний, собранного на транзисторах Т2-ТЗ. Генератор собран по схеме с общим эмиттером с колебательным контуром в цепи коллектора. Для создания незатухающих колебаний генератор охвачен положительной обратной связью. Обратная связь выхода генератора с входом — трансформаторная. С целью лучшего использования коллекторного напряжения включение колебательного контура применено раздельное. Делитель напряжения, состоящий из резисторов R1, R2, R5, образует источник смещения базы транзистора Т1, чем устанавливается режим работы генератора. Термосопротивление RР выполняет роль температурного компенсационного элемента транзистора Т1.
Резистор R3 служит для создания эмиттерного смещения. Для повышения коэффициента усиления по переменному току резистор R3 зашунтирован конденсатором С7.
Генерируемые электрические колебания с генератора поступают на вход двухтактного усилителя мощности. Усиленные колебания, напряжения с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр2, являющегося одновременно согласующим с низкоомным сопротивлением рельсовой цепи, через фильтр Др1-С2 поступают в рельсовую цепь. Фильтр Др1-С2 настроен на частоту 5 кГц и поэтому для токов рельсовых цепей автоблокировки представляет значительное сопротивление, частота которых значительно ниже (0, 25, 50, 75 Гц). Сопротивление R4 защищает выход усилителя педали от перегрузок при коротком замыкании в рельсовой цепи на питающем конце.
Приемный или релейный конец рельсовой цепи наложения имеет в своем составе повышающий трансформатор ТрЗ, на выходе которого включен выпрямительный мост Д1-Д4 с емкостным фильтром (конденсатор С5). На входе трансформатора включен LC — фильтр (Др2-С3), назначение которого такое же, как и Др1-С2. Выпрямленное напряжение с выхода моста Д1-Д4 по кабелю поступает в силовую часть перегонной стойки и подается на путевое реле типа ИМШ1-1700. Контактами этого реле управляется схема контроля прохода поезда по участку. Зона действия педали составляет:
— на заход поезда 10 ... 15 м; . .
— на удаление поезда 40". . . 50 м.
4.2.2:3. Напольная камера
Напольная камера предназначена для размещения в ней и защиты от механических и. климатических воздействий приемной капсулы, включающей в себя болометр и предварительный электронный усилитель.
Напольная камера (черт. 78Б.11 СБ) состоит из приемной капсулы , корпуса , кожуха , двух узлов ввода кабеля, узла заслонки, узла контрольной лампочки, платформы , обогревателя и рамы . На платформе установлены 4 амортизатора типа АП-2, на которые крепится плита приемной капсулы. Плита может устанавливаться на амортизаторах в одном из двух возможных положений в зависимости от места установки приемной капсулы (в основной или вспомогательной камерах).
4.2.2.3.1. Камера представляет собой сварную коробку с установленными внутри элементами системы обогрева, узла заслонки и узла контрольной лампочки. Корпус камеры крепится, к платформе с помощью шарнирных опор и замка. Шарнирные соединения позволяют либо открыть камеру без отделения корпуса, либо полностью отделить корпус от платформы камеры.
В верхней части передней стенки корпуса имеется входное окно, перекрываемое заслонкой при отсутствии поезда в зоне контроля. Узел заслонки крепится к корпусу и состоит из поворотного электромагнита, рычага и собственно заслонки. При включении электромагнита и повороте якоря за счет рычага обеспечивается полное открытие входного окна камеры. Крепление электромагнита позволяет перемещать его вдоль продольной оси камеры или поворачивать его корпус на определенный угол. С помощью специальных захватов внутри электромагнита обеспечивается первоначальное усиление возвратной пружины.
С внутренней стороны заслонки в створе диаграммы направленности оптической системы болометра закреплено металлическое зеркало, отражающее поток инфракрасной энергии от контрольной лампы на приемную линзу болометра. Конструкция кронштейна узла крепления контрольной лампы, установленного в верхней части корпуса камеры, позволяет производить регулировку положения лампы относительно заслонки и, следовательно, относительно оптической оси болометра в процессе наладки системы автоконтроля аппаратуры.
Внутри камеры закреплены два трубчатых электронагревателя, включенные в режим отдачи мощности около 140 Вт каждый. На боковых стенках корпуса имеется по четыре аэрационных окна с пылеулавливающими фильтрами. К потолку корпуса крепится кронштейн с датчиком температуры, в качестве которого используется терморезистор.
Подключение внутренних и внешнего нагревателей, контрольной лампы и терморезистора определяется принципиальной схемой напольной камеры (черт. 78Б.П ЭЗ).
4.2,2.3,2. Приемная капсула
Приемная капсула выполнена в виде отдельного съемного узла (черт. 78Б. 11,14 СБ), Внутри корпуса ее установлена плата с элементами. Герметизация внутренней полости капсулы обеспечивается резиновыми прокладками, а экранирование — стальными крышками. На передней панели капсулы установлен узел крепления болометра, а на задней— узел ввода сигнального кабеля. Эти узлы для предотвращения нарушения герметичности капсулы снабжены резиновыми уплотнительными прокладками; узел крепления болометра допускает установку его под углом или 34° или 44° относительно платформы напольной камеры.
Приемная капсула содержит приемник инфракрасного излучения и схему усиления (черт. 78Б.11.14ЭЗ),
4.2.2.3.2.1. В качестве приемника ИК-излучения применяется болометр, состоящий из оптической германиевой собирательной линзы, двух чувствительных активного и компенсационного элементов и встроенного усилителя. Чувствительные элементы включены по схеме делителя напряжения и питаются от специального источника, установленного в блоке усиления перегонной стойки. Элементы R1 и Cl, R2 и С2 выполняют роль RC-фильтров. Для питания встроенного в болометр усилителя применяются два параметрических стабилизатора емкости С4, С5, стабилитроны Д1, Д2 и балластные резисторы R5, R7. Болометр представляет собой герметичную конструкцию, заключенную в собственный термостат, в котором в качестве нагревательного элемента используется позистор.
4.2.2.3.2.2. При воздействии инфракрасного излучения на оптическую систему болометра сигнал положительной полярности с его выхода через разделительную емкость СЗ поступает на инвертирующий вход 01 линейного операционного усилителя У1. Коэффициент усиления ОУ по напряжению определяется соотношением резисторов R6 и R4 и равен 10. Коррекция частотной характеристики производится конденсатором С6, защищающим также ОУ от самовозбуждения. Низкое выходное сопротивление предварительного усилителя обеспечивается эмиттерным повторителем, реализованным на транзисторе Т1. Напряжение питания усилителя +9 В обеспечивается параметрическими стабилизаторами, указанными выше.
В процессе контроля вагонов с нормально греющимися буксами предварительный усилитель обеспечивает на выходе импульсы положительной полярности, близкой к треугольной форме, амплитудой 0.1 .... 0,3 В.
4.3. Постовое оборудование
4.3.1. Состав и размещение постового оборудования
В состав постового оборудования 78Б ВО входят перегонная стойка (черт. 78Б.21 СБ), блок термодатчиков, вводно-изолирующий щиток и щитки подключения основного и резервного питания. Оборудование (за исключением блока термодатчиков) размещается в обогреваемом электрическими печами помещении и соединяется соответствующими кабелями с напольным оборудованием, линией связи и источниками энергоснабжения.
4.3.2. Перегонная стойка
4.3.2.1. Назначение и состав перегонной стойки. Стойка предназначена для усиления и обработки сигналов, поступающих от напольного оборудования, а также для передачи обработанной информации.
В состав стойки входят ее силовая часть с клеммными колодками, блок управления (черт. 78Б.21.3 СБ), блок усиления (черт. 78Б.21.2 СБ) и блок аппаратуры передачи сообщений (черт. 78Б.21.1 СБ).
4.3.2.2. Работа составных частей перегонной стойки.
4.3.2.2.1. Силовая часть перегонной стойки.
4.3.2.2.1.1. Состав и размещение силовой части
В состав силовой части входят два трансформатора (Тр1 для обогрева напольных камер и Тр2 для питания субблоков СВ и пульта калибратора), феррорезонансный стабилизатор, клеммные групповые колодки и плата с элементами, а также , субблок СВ для управления заслонками, субблоки ТРМ для включения обогрева напольных камер, путевое реле ИМШ1-1700 , аварийное реле АПШ-220 для подачи на стойку основного или резервного питания ~220В.
4.3.2.2.1.2. Блок управления
Блок управления осуществляет управление работой напольных камер, формирует отметки прохода подвижных единиц, управляет работой приемоусилительного тракта . осуществляет алгоритм работы аппаратуры, преобразует информацию для передачи ее в каналы связи.
4.3.2.2.1.3. Блок усилителей
Блок усилителей обеспечивает необходимое усиление тепловых сигналов, поступающих от всех четырех напольных от всех четырех напольных камер , корректировку по их амплитуде в зависимости от температуры наружного воздуха и преобразование их для передачи в линию связи.
4.3.2.2.1.4. Блок передачи сообщений.
Передача сообщений в блоке осуществляется методом амплитудной модуляции. Несущие частоты субблоков <ПЕР> отличаются друг от друга на 180 Гц и находятся в диапазоне частот от 2000 до 3220 Гц. Частота 1700 Гц используется для организации телефонной связи. Кроме этого выделяется канал с частотой 1200 Гц для организации обратного канала.
4.4. Станционное оборудование
4.4.1.Устройство и состав
4.4.1.1. В состав станционного оборудования входят Стойка станционная ,пульт оператора, печатающие устройство, блок сопряжения и периферийный контроллер (ПК).
4.4.1.2. В свою очередь , в состав стойки входит силовое оборудование и следующие блоки :
- блок приема сообщений - осуществляет прием сигналов несущих информацию с перегона на станцию;
- блок преобразования - предназначен для преобразования тепловых аналоговых сигналов в код;
- блок накопления - осуществляет накопление информации об осях вагона, количестве вагонов в поезде, текущем времени, номере поезда за смену, а также коммутацию информации того или иного вида па регистры печати и печатающие устройство. Этот же блок выдаёт информацию для централизованного сбора информации;
- блок автономной работы - основная часть аппаратуры ДИСК- Б станционного оборудования и предназначен для сбора информации о номере поезда, номере оси, номере вагона, времени и выдачи этой информации на пульт оператора и собственный индикатор . В блоке происходит формирование управляющих сигналов и преобразование аналоговых сигналов в дискретные, что необходимо для работы станционного оборудования в целом.
- блок сопряжения - накопление и выдача информации на печатающие устройство (УП-1);
- пульт оператора - для выдачи информации оператору или ДСП. Условно пульт можно разделить на две части - индикационную и управляющую. К индикационной части относятся цифровые и светодиодные индикаторы, а также звуковой индикатор. На микросхемах реализована управляющая часть пульта;
- силовая часть - в состав силовой части входят трансформатор (Тр1 для питания цепей реле НМШ2-4000 "Тревога 1" и " Тревога 2",а также цепей ЭЦ), феррорезонансный стабилизатор, клеммные групповые колодки и плата с элементами, аварийное реле АПШ-220 для подачи на стойку основного или резервного питания ~220В.
5. Основные отказы и неисправности. Их устранение.
5.1. Сбои в счете. Причина отказа - выход из строя магнитных педалей (П1 или П5).Замена
Магнитной педали.
5.2. Ложные показания нагревов - Дрейф болометра, повышенная двойная пульсация в блоках питания СП2 или СП3 блока усиления. Замена указанных блоков и элементов.
5.3. Отказы в работе печатающего устройства: излом литеров, излом тяг в УП-1, обрыв приводных зубчатых ремней, износ шестерней в лентопротяжном механизме, заклинивание ленты, выход из строя субблоков УПЧ; ЗУПЧ; Замена отказавших элементов и субблоков.
5.4. Отклонение от нормы сигналов от лампочек в контрольной программе. Причины: лампочка перегорела; люфт в креплении заслонки или зеркала, неисправен магнит или его возвратная пружина, субблоки ПАК, УПАК, субблок СЦ. Регулировка узлов или замена неисправных частей.
5.5. Постоянно идет информация " ПОЕЗД".1Выход из строя электронной педали ЭП-1. Замена транзисторов в ЭП-1 или всю ЭП-1. 2. Выход из строя блока питания СП2 в блоке преобразования . Замена СП2.
Обратите внимание на лекцию "Внимание".
5.6. Нет контроля линии - горит " АПС". Неисправен субблок ГУ1. Замена ГУ1.
5.7. Нет управляющих сигналов на перегонном оборудовании. Проверить субблоки ФКП, ПЗУ, ПРОК, ЦС. Неисправные заменить.
5.8. Неполная информация выводится на печать. Проверить субблоки РГ, ЗУ, УЦП, ФУС, ФКС, СТВ, СОВ, РНП
Примечание .
При проведении технических занятий по данному конспекту необходимо пользоваться комплектом электрических - принципиальных схем для аппаратуры ДИСК.