Модулятор/демодулятор модуля УПСЧ выполнен на микросхеме FX604 (DA4) (возможна замена на микросхему ТСМ3105) и предназначен для преобразования сигналов тональной частоты, поступающих от приемного тракта, в последовательные кодовые посылки RxD, воспринимаемые приемопередатчиком, а также для преобразования выходной последовательности приемопередатчика TxD в частотно-модулированный сигнал для последующей передачи в линию связи. Модулятор/демодулятор в режиме передачи обеспечивает выдачу на передающий тракт (при низком уровне напряжения на выходе 23 (RTS) приемопередатчика DD5) сигнала частотой 1300 Гц при высоком уровне напряжения на выходе 19 (TxD) приемопередатчика и частотой 2100 Гц при низком уровне напряжения на выходе TxD. Переключение режимов приема и передачи производится путем подачи на входы МО и Ml соответствующего кода (см. таблицу 2.8).

Приемный тракт модуля УПСЧ предназначен для усиления и согласования сигналов тональной частоты, поступающих из линии связи LINP. Линейный трансформатор Т1 предназначен для гальванической развязки линии связи с цепями модуля. Входной сигнал ограничивается стабилитронами VD3 и VD4 и затем усиливается элементами DA2.1 и DA2.2. Усиленный сигнал поступает на вход демодулятора. Переключатель S5 предназначен для установки режима четырехпроводного (замкнуты контакты 2 и 3) или двухпроводного (замкнуты контакты 1 и 2) подключения к линии связи. В случае двухпроводного подключения сигналы линии поступают на вход тракта приема через линейный трансформатор Т2 тракта передачи.

• Таблица 2.8 - Переключение режимов работы

Режим	М0	М1
Передача 1200 бит/с	1	0
Прием 1200 бит/с	0	1

• Тракт передачи модуля УПСЧ предназначен для усиления частотно-модулированного сигнала, поступающего от модулятора, и его согласования с линией связи LOUT. Усиление частотно-модулированного сигнала осуществляется операционным усилителем DA3. Уровень сигнала регулируется многооборотным потенциометром R24 в диапазоне от 0 до -40 дБ. Линейный трансформатор Т2 обеспечивает гальваническую развязку цепей модуля и линии связи.
• Усиление частотно - модулированного сигнала осуществляется операционным усилителем ПАЗ. Уровень сигнала регулируется многооборотным потенциометром R24. Пределы регулировки уровня сигнала задаются перемычками S6 - S8 (см. таблицу 2.9). Линейный трансформатор Т2 обеспечивает гальваническую развязку цепей модуля и линии связи.
• Таблица 2.9 - Выбор пределов регулировки

	S6	S7	S8	Пределы регулировки
Канал ТЧ двухпроводный		Х		от минус 13 до минус 9 дБ
Канал ТЧ четырехпроводный			Х	от минус 26 до минус 20 дБ
Выделенная линия	Х	Х		от минус 26 до 0 дБ
Примечание - Х - перемычка установлена.

• По окончании передачи последнего информационного бита на выходе TxEND приемопередатчика устанавливается высокий логический уровень, что приводит к установке триггера DD7.2 в исходное состояние (при условии, что сигнал RTS программно установлен в «1»), запрещению работы передатчика по входу CTS и переключению модулятора / демодулятора в режим приема (выключение несущей). Линейный трансформатор Т1 обеспечивает гальваническую развязку линии связи с цепями модуля. Входной сигнал ограничивается стабилитронами VD3 и VD4 и затем усиливается элементами DA2.1 и DA2.2. Усиленный сигнал поступает на вход демодулятора.
• Переключателем S5 устанавливается режим четырехпроводного (замкнуты контакты 2 и 3) или двухпроводного (замкнуты контакты 1 и 2) подключения к линии связи. В случае двухпроводного подключения сигналы линии поступают на вход тракта приема через линейный трансформатор Т2 тракта передачи.

Модуль ВИП

Модуль ВИП предназначен для преобразования напряжения сети 220В в ряд вторичных стабилизированных напряжений, необходимых для питания модулей контроллера. Характеристики модуля приведены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Характеристики источника питания

Напряжение питания, В	Номинальный ток нагрузки, А
+ 5	3
+ 12	0,8
- 12	0,8

Структурная схема модуля ВИП представлена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Структурная схема модуля ВИП

Модуль ВИП представляет собой источник питания с бестрансформаторным входом и состоит из сетевого выпрямителя СВ, преобразователя напряжения ПН, узла управления УУ и выходных выпрямителей ВВ. Сетевой выпрямитель выполняет функции выпрямления напряжения сети U_c и сглаживания пульсаций, обеспечивает режим плавной зарядки конденсаторов фильтра при включении источника, бесперебойность подачи энергии в нагрузку при кратковременных провалах напряжения сети ниже допустимого уровня и уменьшает уровень помех за счет применения помехоподавляющих фильтров. На выходе СВ формируется напряжение Е постоянного тока, которое характеризуется значениями 264 - 340 В для однофазной сети 220 В ^+l()_-15%. Преобразователь напряжения осуществляет преобразование постоянного выходного напряжения СВ в переменное прямоугольной формы. Гальваническая развязка входной сети с нагрузкой обеспечивается трансформатором Т.

Модуль МОТС

Модуль МОТС работает под управлением модуля ММК, связь с которым осуществляется сигналами системной шины контроллера. Модуль обеспечивает усиление и преобразование в цифровой код аналоговых сигналов, поступающих от предусилителей напольных камер и датчика температуры, производит ручную и автоматическую (под управлением ММК) компенсацию постоянной составляющей на входах каналов усиления, а также обеспечивает контроль шумов предусилителей. Модуль также обеспечивает ввод состояния четырех токовых линий, а также коммутацию четырех выходных линий. Структурная схема модуля приведена на рисунке 2.12.

Формирователи сигналов системной шины (элементы DD1.1 - DD1.4 и DD2.1 - DD2.5) предназначены для согласования нагрузочной способности линий системной шины и внутренних цепей модуля. Двунаправленный шинный формирователь DD8 предназначен для буферизации шины данных DAT0-DAT7. Разрешение работы формирователя осуществляется при поступлении на вход ОЕ низкого уровня сигнала системной шины SMOD (выбор модуля). Направление передачи данных через формирователь устанавливается сигналом на входе Т. Если модуль ММК обращается к модулю с циклом чтения устройства ввода-вывода через системную шину (сигналы SMOD и IORC низкого уровня), то сигналы с входов А0-А7 шинного формирователя поступают на выходы В0-В7. Таким образом внутренняя шина данных подключается к системной шине. В случае обращения модуля ММК с циклом записи сигналы DAT0 - DAT7 с системной шины поступают на внутреннюю шину модуля (выходы А0-А7 микросхемы DD8).

Сигналы системной шины ADRO - ADR3, IORC, IOWC и INIT являются для модуля МОТС входными и их буферизация осуществляется инверторами Dl.l, D2.1, DD2.3, DD2.4, DD2.5, DD1.3 и DD1.4 соответственно. Адресный дешифратор DD3 предназначен для формирования сигналов выборки устройств ввода-вывода, расположенных на модуле МОТС. Входными сигналами дешифратора являются сигналы SMOD, ADR2 и ADR3.

Соответствие выходных сигналов дешифратора состоянию линий ADR2 и ADR3 при низком уровне сигнала SMOD приведено в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Соответствие сигналов дешифратора состоянию линий ADR2 и ADR3

ADR2	ADR3	B0	B1	B2
1	1	0	1	1
0	1	1	0	1

Программируемый параллельный адаптер (ППА) модуля МОТС реализован на БИС КР580ВВ55 (DD4) и позволяет управлять работой двух цифроаналоговых преобразователей левого и правого канала (ЦАПЛ и ЦАПП соответственно), а также производить ввод-вывод информации модулем МОТС через шину данных D0-D7 из двух 4-разрядных портов. Управление работой ЦАПЛ осуществляется через порт «А» адаптера, а управление работой ЦАПП осуществляется через порт «В» адаптера, соответственно порты «А» и «В» работают на вывод.

Ввод дискретной информации производится через разряды РС0-РСЗ порта «С» адаптера, вывод информации производится через разряды РС4-РС7 адаптера. Для защиты входных линий КР580ВВ55 от опасных напряжений со стороны источника информации предназначено устройство гальванической развязки (УТР), состоящее из четырех оптронов (VT1, VT2, VT3 и VT4).

Управляющий регистр (DD5, DD2.6, DD7) предназначен для управления работой устройств выборки-хранения (УВХЛ и УВХП), амплитудных детекторов (АДЛ и АДП), коммутатора аналоговых сигналов КАС и аналого-цифрового преобразователя АЦП. Значения разрядов управляющего слова приведены в таблице 2.12. Сигнал записи в управляющий регистр формируется элементами DD5.1 и DD1.5.

Аналого-цифровой преобразователь DA20 (АЦП) предназначен для преобразования постоянного напряжения в восьмиразрядный код. АЦП преобразует входное напряжение в диапазоне от 0 В до 2,5 В в код соответственно в диапазоне значений от 00h до FFh, время преобразования составляет 0,5 мкс.

Запуск преобразования производится установкой сигнала «логический нуль» на входе DE АЦП, поступающего с выхода инвертора DD7.6 управляющего регистра при записи модулем ММК логической единицы в старший разряд управляющего регистра DD5.

Таблица 2.12 - Значения разрядов управляющего слова

Разряд	Значение	Назначение разрядов
0	0	Входной ключ левого амплитудного детектора закрыт
	1	Входной ключ левого амплитудного детектора открыт
1	0	Входной ключ правого амплитудного детектора открыт
	1	Входной ключ правого амплитудного детектора закрыт
2	0	Ключи разряда емкостей амплитудного детектора открыты
	1	Ключи разряда емкостей амплитудного детектора закрыты
3	0	Управление УВХ - хранение
	1	Управление УВХ - выборка
4,5,6	1	1	1	Левый канал амплитудного детектора
4,5,6	0	1	1	Правый канал амплитудного детектора
4,5,6	1	0	1	Левый канал УВКЛ
4,5,6	0	0	1	Правый канал УВХП
4,5,6	1	1	0	Контроль нуля АЦП
4,5,6	0	1	0	Контроль «плюс 5 В» АЦП
4,5,6	1	0	0	Контроль «минус 5 В» АЦП
4,5,6	0	0	0	Контроль температуры УСДТ
7	0	Управление АЦП - хранение данных
	1	Управление АЦП - преобразование

При наличии логического нуля на входе «DE» АЦП периодически производит считывание аналогового сигнала и преобразование его в код. Остановка преобразования и фиксация данных производится установкой модулем ММК сигнала логической единицы на входе «DE» АЦП. Элемент DD5.2 формирует сигнал чтения для БИС АЦП.

Цифро-аналоговые преобразователи ЦАПЛ (DA1, DA4, DA8) и ЦАПП (DA2, DA5, DA9) предназначены для автоматической компенсации постоянной составляющей соответственно левого и правого каналов усиления. В качестве регистров управления используются порты «А» (для ЦАПЛ) и «В» (для ЦАПП) БИС КР580ВВ55 (D4).

Выходной сигнал ЦАПЛ подается на инверсный вход усилителя постоянного тока левого канала (УПТЛ), а выходной сигнал ЦАПП подается на инверсный вход усилителя постоянного тока правого канала (УПТП).

Усилители постоянного тока УПТЛ левого (DA6) и УПТП правого (DA7) каналов предназначены для усиления аналоговых сигналов. УПТЛ и УПТП являются суммирующими усилителями с общим коэффициентом усиления каждого усилителя - десять. В сумматоре УПТЛ (R15, R16) складываются входной тепловой сигнал и напряжение, поступающее с переменного резистора R13 (в УПТП - R14), которым производится ручная компенсация постоянной составляющей предусилителя.

Устройство выборки-хранения УВХЛ левого (DA19) и УВХП правого (DA18) каналов предназначены для запоминания максимальной амплитуды сигнала на период преобразования (хранение) с целью устранения погрешности АЦП, связанной с изменением сигнала. С выхода УВХЛ (УВХП) сигнал подается на вход коммутатора аналоговых сигналов (КАС). Переключение режима выборки или хранения УВХЛ и УВХП производится модулем ММК записью соответствующего значения в разряд 7 управляющего регистра DD5.

Амплитудные детекторы (АДД АДП) предназначены для контроля уровня шумов предусилителей напольных камер. Амплитудные детекторы АДД (АДП), выполненные на операционных усилителях DA13, DA16 левого канала и DA14, DA17 правого канала, запоминают на емкостях С39 (С40) максимальное значение положительной полуволны шумового сигнала. Управление работой АДЛ (АДП) осуществляется аналоговыми ключами DA11. Ключи DA11.1 (DA11.2) обеспечивают привязку «нуля», ключи DA11.3 (DA11.4) обеспечивают разряд емкостей памяти.

Коммутатор аналоговых сигналов предназначен для подключения аналоговых каналов контроля к согласующему усилителю. В качестве коммутатора применяется комбинированная БИС КР590КН6, работающая под управлением управляющего регистра DD5, и позволяющая подключать один из 8 каналов к согласующему усилителю в зависимости от кодовой комбинации, записанной в управляющий регистр. Подключение каналов контроля к согласующему усилителю показано в таблице 2.13.

Согласующий усилитель (DA21) предназначен для преобразования сигналов поступающих с выхода КАС имеющих диапазон изменения от минус 9 до + 9 В во входной сигнал АЦП с диапазоном от 0 до + 2,5 В соответственно. Регулировка нулевого уровня смещения согласующего усилителя производится переменным резистором R47. С выхода усилителя сигнал поступает на вход АЦП (DA20).

Таблица 2.13 - Подключение каналов контроля

Номер канала	Назначение канала
1	Шумы предусилителя левой напольной камеры
2	Шумы предусилителя правой напольной камеры
3	Сигнал левого тракта теплового сигнала
4	Сигнал правого тракта теплового сигнала
5	«Нуль» на выходе АЦП
6	Источник питания «+ 5 В»
7	Источник питания «- 5 В»
8	Датчик температуры наружного воздуха

На рисунке 2.13 показан график соответствия выходных кодов АЦП входному напряжению согласующего усилителя.

Рисунок 2.13 - График соответствия выходных кодов АЦП

Усилитель сигнала датчика температуры УСДТ (DA3) предназначен для усиления сигнала термочувствительного элемента, расположенного в датчике температуры.

Термочувствительный элемент имеет следующую зависимость:

(2.1)

где: Т - температура в градусах Кельвина;

U_вых - выходное напряжение элемента, мВ.

УСДТ имеет коэффициент усиления равный 10, что обеспечивает контроль температур в диапазоне от минус 50° С до плюс 50° С с шагом 1 градус на один шаг квантования. С выхода УСДТ сигнал поступает на канал 8 коммутатора аналоговых сигналов.

Модуль МОПД

Модуль обработки сигналов путевых датчиков (МОПД) предназначен для ввода и анализа сигналов от датчиков прохода осей с последующим формированием специальных сообщений (команд) об отметке осей и вагонов модулю ММК. Кроме того, МОПД выполняет ряд действий, связанных с управлением и диагностикой работы силового оборудования:

- управление открытием заслонок напольных камер;

- управление работой контрольных ламп напольных камер;

- управление работой индикатора ориентирного устройства;

- контроль открытия заслонок напольных камер;

- контроль нахождения поезда на участке контроля;

- контроль наличия питания рельсовой цепи ЭП-1.

Структурная схема МОПД представлена на рисунке 2.14.

Модуль МОПД реализован на базе однокристальной микроЭВМ (ОЭВМ), благодаря чему обеспечивается гибкая логика работы устройства. На базе ОЭВМ в МОПД реализованы различные алгоритмы обработки сигналов, на основе которых формируются сообщения об отметках осей и вагонов, определяется скорость движения и тип подвижной единицы (локомотив, пассажирский или грузовой вагон), производится корректировка отметки вагонов в случае обнаружения сбоя по одному из датчиков счета осей.

Для взаимодействия ОЭВМ с модулем ММК служит байтовый обменник (БО). Для обеспечения полной гальванической развязки модуля с силовым и напольным оборудованием в схему введен изолированный источник питания компараторов напряжения датчиков прохода осей, а также гальваническая развязка для защиты входных и выходных цепей МОПД от опасных напряжений. Для настройки порога срабатывания компараторов датчиков прохода осей в схему введен регулятор порога R41.

При отсутствии поезда на участке контроля ОЭВМ находится в режиме автодиагностики и по запросу ММК выдает информацию об исправности своих внутренних узлов (внутреннего ПЗУ и ОЗУ, компараторов напряжения). Кроме этого ОЭВМ постоянно сканирует сигнал от датчика рельсовой цепи наложения. При заходе поезда на участок контроля срабатывает рельсовая цепь наложения и датчик захода поезда. ОЭВМ определяет срабатывание датчика, подает сигнал открытия заслонок напольных камер и переходит в режим отметки вагонов. В режиме отметки вагонов ОЭВМ сканирует путевые датчики, анализирует последовательности их срабатывания и в моменты прохода оси в зоне строба записывает в БО соответствующий код, тем самым информируя ММК о положении подвижной единицы на участке в текущий момент времени.



Рисунок 2.14 - Структурная схема модуля МОПД

При освобождении поездом рельсовой цепи наложения ОЭВМ передает модулю ММК информацию о количестве осей и вагонов в поезде, наличии сбоев датчиков прохода осей и минимальной скорости движения поезда на участке контроля. После окончания передачи данных ОЭВМ имитирует проход контрольного вагона, управляя контрольными лампами, расположенными в напольных камерах, подает сигнал закрытия заслонок и переходит в режим автодиагностики.

Для реализации всех функций МОПД применена микроЭВМ INTEL D8751H (DD4). Для тактирования процессора используется кварцевый резонатор с частотой 12 МГц. МикроЭВМ содержит 4 килобайта внутрикристального ПЗУ, 128 байт - ОЗУ и 4 двунаправленных 8-разрядных порта ввода-вывода. Порт Р0 используется для чтения и записи информации в байтовый обменник. Порт Р1 используется для ввода информации о состоянии датчиков прохода осей (линии Р1.0-Р1.2), о занятости рельсовой цепи наложения (линия Р1.3), о состоянии заслонок правой и левой напольных камер (линии Р1.4, Р1.5 соответственно), и о наличии питания рельсовой цепи наложения (линия Р1.6). Для управления внешними схемами открытия заслонок напольных камер, управления ориентирной лампой, управления лампами контроля в левой и правой напольных камерах используются линии Р1.7, Р3.3, Р3.4, Р3.5 соответственно. Для управления индикаторами отметки вагонов и наличия поезда на участке контроля используются линии Р2.7 и Р2.6.

Изолированный источник питания используется для питания компараторов напряжения датчиков прохода осей. Источник питания состоит из двухтактного преобразователя напряжения, выпрямителя и выходного фильтра. Питание преобразователя осуществляется от напряжения минус 12 В. Фильтр С11, L1, C12 предназначен для подавления импульсных помех в цепях питания, возникающих при работе преобразователя. Транзисторы VT1, VT2 работают по схеме двухтактного генератора на частоте 20 кГц. С выхода преобразователя переменное напряжение поступает на выпрямитель, собранный на диодах VD1-VD4. На выходе выпрямителя получается напряжение ±12 В, которое фильтруется элементами L2, L3, C15, C16, C18, C19.

Компараторы напряжения преобразуют аналоговый сигнал отрицательной полярности, поступающий от датчиков прохода осей, в дискретный сигнал, управляющий ключами гальванической развязки. Все компараторы выполнены по одинаковой схеме. Работа компараторов рассматривается на примере компаратора датчика Д1. Входной фильтр компаратора выполнен на элементах R23, R26, VD9, R29, С4, R32. Диод VD9 ограничивает входной сигнал до уровня 9 В для защиты входа компаратора от перенапряжения. Компаратор напряжения реализован на элементе DA1. В выходную цепь компаратора включен оптрон VU9 для обеспечения гальванической развязки между МОПД и напольным оборудованием. С выхода VU9 сигнал о состоянии датчика Д1 подается на вход ОЭВМ через элемент DD13.2.

Для регулировки порога срабатывания компараторов предназначена схема на элементах DA4, С10, VD12, R41, R42. Элементы R42, VD12, С 10 представляют собой источник опорного напряжения. Регулировка порога осуществляется резистором R42 в пределах от минус 0,3 до минус 7 В.

Для управления внешними схемами открытия заслонок напольных камер, управления индикатором ориентирного устройства, управления лампами контроля в левой и правой напольных камерах используются оптроны VU1-VU4 соответственно. Входы оптронов подключены к линиям портов ОЭВМ через элемент DD5.

Для ввода информации о состоянии заслонок правой и левой напольных камер, занятости рельсовой цепи наложения и наличии питания рельсовой цепи наложения используются оптроны VU5-VU8 соответственно. Входы оптронов подключены к соответствующим линиям портов ОЭВМ.

Протокол обмена с ММК зависит от текущего режима работы ОЭВМ модуля, которая может находится в одном из режимов: автодиагностики либо отметки вагонов.

Режим работы ОЭВМ определяется логическим уровнем на цепи Р13, связанной с формирователем рельсовой цепи наложения (РЦН). При наличии на цепи Р13 уровня логического нуля ОЭВМ находится в режиме автодиагностики, иначе - ОЭВМ переходит в режим отметки вагона.

В режиме автодиагностики инициатором обмена является модуль ММК, который посылает в МОПД команды. Команды могут состоять как из одного, так и из нескольких последовательно передаваемых байт. Первый передаваемый байт определяет тип команды и количество параметров. В ответ на полученную от ММК команду МОПД отвечает последовательностью байтов, содержащих код последовательности и байты состояния.

В режиме отметки вагонов инициатором обмена является МОПД, который посылает в ММК последовательности байтов, каждая из которых содержит команду и данные текущего положения подвижной единицы на участке контроля. Количество байтов в последовательности определяется типом команды.

2.3 Программное обеспечение комплекса

Автоматизированное рабочее место оператора линейного поста контроля (АРМ ЛПК) предназначено для функционирования в составе автоматизированной системы контроля подвижного состава АСК ПС.

Технические и программные средства АРМа ЛПК обеспечивают автоматический прием из системы передачи данных на базе концентраторов информации КИ-6М сообщений аппаратуры контроля подвижного состава, обработка принятой информации и отображение результатов обработки сообщений.

АРМ ЛПК производит сравнение принятых значений тепловых уровней с заданными пороговыми значениями «Тревога-1» и «Тревога-2»; автоматическое вычисление относительного нагрева буксы и сравнение с заданными пороговыми значениями «Отношение», а также включение соответствующей световой и звуковой сигнализации при превышении этих значений.

В функции АРМа ЛПК входит формирование голосового сообщения о пункте контроля, номере вагона, стороне и степени нагрева букс в случаях превышения порогов «Тревога-1» и «Тревога-2», а также в случае срабатывания датчиков подсистемы обнаружения нижнего негабарита.

Информация, поступающая в АРМ ЛПК, сохраняется на магнитном носителе, причем оператору ЛПК доступна информация о проконтролированных поездах за текущие и предшествующие сутки, а также архивные данные за все время работы АРМа.

АРМ ЛПК также обеспечивает автоматический контроль технических средств и каналов связи системы передачи данных с выводом на экран видеомонитора АРМа ЛПК сообщений об отказах.

Интерфейс программы построен на основе концепции Turbo Vision и обладает всеми ее характеристиками (рисунок 2.15).

Экран программы состоит из трех окон. Первое окно - таблица оперативной информации - отображает время прохождения подвижным составом постовой аппаратуры. Во втором окне выводятся сообщения об ошибках и отказах системы. Третье окно служит для отображения результатов контроля подвижного состава в нескольких категориях, а также для управления сетью.

Таблица оперативной информации состоит из трех колонок и обычно размещается в левой половине экрана видеомонитора АРМа ЛПК. В левой колонке перечислены названия станций, подходы к которым оборудованы аппаратурой контроля. Центральная и правая колонки предназначены для отображения поездной информации соответственно с четного и нечетного подходов. Поездная информация появляется в соответствующей ячейке таблицы при поступлении в АРМ ЛПК сообщения от контролируемого пункта (рисунок 2.16).

Рисунок 2.15 - Окно информации о программе



Рисунок 2.16 - Окно «Вагоны»

В окне оперативной информации при заходе поезда на участок отображается время захода. Далее, по мере поступления поездной информации, в соответствующую ячейку таблицы оперативной информации выводится сообщение о типе поезда и информация о наличии ошибок в контрольной программе. Тип поезда, определяемый по числу вагонов, может быть следующим: «локомотив» (1 - 5 вагонов), «электропоезд» (6 - 10 вагонов), «пассажирский» (11 - 22 вагона) и «грузовой» (более 23 вагонов). Также возможно определение поездов без вагонов - такое возможно при настройке аппаратуры на перегоне или при сбое. Тип поезда выводится после прохода последнего вагона.

Оперативная информация выводится с цветовыми атрибутами, которые имеют следующие значения:

1) черный - при отсутствии в данном поезде вагонов с перегретыми буксами;

2) зеленый - при превышении порогового значения «Контроль»;

3) желтый - при превышении порогового значения «Отношение»;

4) красный - при превышении порогового значения Тревога-1».

5) желтый на красном - при превышении порогового значения «Тревога-2».

При превышении пороговых значений «Тревога-1» и «Тревога-2» включается звуковая сигнализация.

Из окна оперативной информации возможно постовое оборудование переключить в режим регламентных работ, при котором АРМ не воспринимает информацию.

Информация на вагоны с перегретыми буксами выводится в окно «Больные вагоны» в порядке поступления блоков с вагонной информацией. В этом окне выводятся номер «больного» вагона, номер оси в вагоне, тепловые уровни слева и справа, отношение уровня нагрева к среднему по стороне без учета самой горячей оси, а также текущая дата, время и название пункта контроля.

Информация о поезде, в котором имеются вагоны с перегретыми буксами, выводится в окно «Поезда» (рисунок 2.17) после поступления блока с поездной информацией. При этом указываются номер вагона и уровни нагрева слева и справа, а также количество вагонов в составе, время проследования и название станции.

Вся информация на проконтролированные поезда, поступившая в АРМ ЛПК, автоматически записывается в базу данных на магнитный диск ЭВМ и хранится до окончания следующих суток. После окончания текущих суток информация за предыдущие сутки автоматически переписывается в архив.

Оператор ЛПК может просмотреть, дополнить и распечатать информацию на любой проконтролированный поезд, которая хранится в базе данных или архиве.

В режиме просмотра общей информации в окне базы данных выводятся время проследования, дата, графиковый номер, число вагонов и список «больных» вагонов. В случае работы КТСМ-01 в режиме имитации, запись об «искусственном» поезде будет отмечена словом «Имит» в поле графикового номера. Для более подробного просмотра информации, а также ввода и изменения дополнительной информации о поезде и вагонах служат окна «Информация о поезде» и «Карта вагона». В окне «Информация о поезде» (рисунок 2.18) выводится информация о проконтролированном поезде: время и дата проследования, число вагонов, время захода первого вагона на участок контроля, а также значение температуры на участке контроля.

Если в поезде были вагоны с показаниями, то их список появляется в середине окна. В списке указывается порядковый номер вагона и уровни нагрева первых четырех осей.

Рисунок 2.17 - Окно «Поезда»

Для просмотра и редактирования дополнительной информации о «больном» вагоне служит окно «Карта вагона» (рисунок 2.19). В окне «Карта вагона» выводится информация о вагоне, на который были показания. Информация в синих прямоугольных полях можно редактировать. Информация об уровнях нагрева выводится с цветными атрибутами. Информация об уровнях нагрева дополняется значениями отношения, а над порядковым номером выводится тип вагона.



Рисунок 2.18 - Окно «Информация о поезде»

Рисунок 2.19 - Окно «Карта вагона»

Поля «Ремонт» и «Депо» предназначены для информации о дате и месте последнего деповского ремонта вагона.

Поле «t°=» заполняется в случае измерения осмотрщиками температуры корпуса буксы. Поле «Ось» служит для ввода номера оси подлежащей ремонту. Поле «Ремонт / Причина» предоставляет выбор из готового списка, который можно отредактировать. В поле «Отцепка» отмечается факт произведения отцепки вагона, что учитывается при подсчете статистической информации.

АРМ ЛПК позволяет отслеживать поезда на всем протяжении сети контроля. Для этого необходимо заполнить поле графикового номера. В случае необходимости поиск можно осуществить по признаку длины состава.

В режиме просмотра технической информации в окне выводится порядковый номер и контрольная информация, вырабатываемая аппаратурой. В этом сообщении выводятся уровни нагрева осей контрольного вагона при открытых и при закрытых заслонках, режим подключения аппаратуры, контроль работы отметчика вагонов, значение температуры окружающего воздуха на пункте контроля и средние значения нагрева осей всего состава по правой и левой стороне, сообщения о неисправностях КТСМ-01.

Кроме поездной информации в базе данных регистрируются сообщения об отказах пунктов контроля, об отключении пунктов и проведении регламентных работ на установках контроля.

Информация от подсистемы обнаружения нижнего негабарита выводится на экран видеомонитора во всех режимах просмотра. В «Таблице оперативной информации» после прохода вагона с волочащейся деталью выводится время прохода с цветовыми атрибутами, установленными для сообщения «Тревога-2», и включается звуковая сигнализация. В окне «Больные вагоны» информация о волочащихся деталях выводится словом «Волочение!» или сокращенно «Волч.» с цветовыми атрибутами, такими же как при сообщении «Тревога-2». В окне «Поезда» информация о волочащихся деталях выводится словом «Волоч.» после номера вагона, в котором обнаружено волочение. В базе данных в окне «Информация о поезде» информация о признаке волочения выводится словом «Вол.» после номера вагона, в котором обнаружено волочение. В «Карте вагона» информация о признаке волочения выводится словом «Волочение!» ниже номера вагона с красным цветовым атрибутом.

Если ПЭВМ оборудована подсистемой речевого оповещения, то при срабатывании сигнализации программа включает реле на плате релейного вывода и формирует речевые сообщения для машинистов.

В процессе работы АРМ ЛПК производит циклический опрос состояния пунктов контроля с целью проверки работоспособности комплекса технических средств АСК ПС, а также исправности каналов связи. В случае отсутствия информационного обмена между АРМом ЛПК и концентратором информации в левой верхней части экрана видеомонитора выводятся аварийное сообщение: «Нет связи!».

В случае неполучения ответа на диагностический запрос от пункта контроля в окне оперативной информации в соответствующей строке и колонке выводится красным цветом сообщение «Отказ». На мнемосхеме в окне диагностика сети изображение соответствующего пункта контроля окрашивается в красный цвет. В окно «Ошибки системы» выводятся аварийные сообщения при невозможности распознавания источника информации или ее содержания.

Диагностика устройств необходима для просмотра состояния технических средств АСК ПС и каналов связи, а также для тестирования устройств с целью локализации отказов. Диагностика пунктов контроля производится автоматически методом циклического опроса. Для уточнения характера неисправности необходимо или запросить состояние, или просмотреть подробную техническую информацию на последний поезд в базе данных. При необходимости можно провести диагностику концентраторов информации КИ, периферийного контроллера КТСМ, а также выполнить их перезапуск.

2.4 Установка комплекса КТСМ

Комплекс КТСМ-01 может устанавливаться как на существующих установках аппаратуры ПОНАБ-3, так и на вновь оборудуемых линейных постах контроля. При монтаже комплекса на вновь оборудуемом линейном посту контроля, место размещения перегонного оборудования, помещение, оборудование электроснабжения, линия связи линейного поста контроля, а также технология выполнения работ должны соответствовать требованиям конструкторской документации и инструкциям по аппаратуре ПОНАБ [10].

Перед установкой комплекса КТСМ-01 необходимо провести подготовку напольного и силового оборудования аппаратуры ПОНАБ-3. Для этого необходимо на существующей установке аппаратуры ПОНАБ-3 произвести демонтаж постового оборудования, а также изменить расположение и схему подключения напольного оборудования. Демонтаж постового оборудования включает в себя демонтаж стойки аппаратуры и стойки передающей. В напольном оборудовании необходимо один из датчиков счета осей (П4) убрать, а другой (П3) перенести на новое место. При этом кабельная муфта КМ также переносится (рисунок 2.20).

При подготовке вновь оборудуемых линейных пунктов контроля необходимо установить напольное оборудование аппаратуры ПОНАБ-3 за исключением датчиков счета осей П3, П4 и кабельной муфты. Датчик счета осей Д1 и кабельная муфта устанавливаются согласно рисунку 2.20. В помещении линейного пункта контроля необходимо установить силовой щит аппаратуры ПОНАБ-3 без установки стойки передающей и стойки аппаратуры.

При монтаже силового щита аппаратуры ПОНАБ-3 необходимо выполнить некоторые изменения в схеме подключения клеммных колодок. Также необходимо выполнить подключение электронной педали ЭП-1. При четырехпроводной схеме подключения педали производится изменение в трехпроводной схеме.

После проведения подготовительных работ необходимо произвести предмонтажную ревизию, заключающуюся в проверке правильности выполнения монтажа напольного оборудования и силового щита, надежности резьбовых соединений на клеммных колодках, состояния разъемных соединителей. При проверке монтажа рекомендуется воспользоваться комбинированным прибором типа Ц-4317.

Монтаж оборудования КТСМ-01 на линейном пункте контроля необходимо производить после установки и монтажа средств автоматизированной системы контроля подвижного состава (АСК ПС) на станции, при этом к каналу связи между станцией и линейным пунктом контроля должен быть подключен концентратор информации КИ-6М системы передачи данных.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оборудование комплекса КТСМ-01 размещается на силовом щите аппаратуры ПОНАБ-3. Блок БСУ-П устанавливается на место стойки аппаратуры, а контроллер периферийный ПК-02 устанавливается на месте стойки передающей. Пульт технологический ПТ можно установить в любом месте, удобном для обслуживающего персонала с учетом длины соединительных кабелей. Пример расположения оборудования приведен на рисунке 2.21.

С наружной стороны помещения размещается датчик температуры наружного воздуха (ДТНВ). Датчик должен находится на высоте не менее двух метров от земли в месте, наименее подверженном солнечному излучению и влиянию источников тепла. Датчик должен быть защищен кожухом, имеющим естественную вентиляцию и исключающим передачу тепла с корпуса кожуха на датчик.

После проведения монтажа, необходимо выполнить проверку надежности крепления изделий, а также соответствие монтажа схеме электрических соединений.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

После этого производится наладка и монтажные испытания. Сперва осуществляется проверка наличия и соответствия нормам основного и резервного электропитания. После этого необходимо провести проверку работоспособности отдельных схем комплекса: аварийного реле силового щита, схемы обогрева помещения, схемы обогрева напольных камер, датчиков счета осей. Для проверки работоспособности схемы обогрева помещения, необходимо установить временную перемычку между контактами датчика ДТНВ, при этом электропечи в помещении должны нагреваться. Проверка работы обогрева напольных камер происходит аналогично.

Для проверки работоспособности и правильности подключения датчиков счета осей необходимо параллельно датчику подключить осциллограф. Поднесением к магниту датчика массивного стального предмета имитируется проход колеса над соответствующим датчиком. При этом при приближении предмета к датчику на осциллографе должен наблюдаться импульс положительной полярности, а при удалении - отрицательной. При обратной полярности необходимо поменять местами провода подключения этого датчика к клеммам кабельной муфты. Данным способом проверяются все три датчика счета осей.

Перед пуском комплекса, необходимо проверить правильность подключения составных частей КТСМ-01, наличие и соответствие всех элементов силового щита схеме. Также проводится проверка исправности составных частей комплекса: пульта технологического, периферийного контроллера, заслонок напольных камер, электронной педали путевых датчиков счета осей. Одновременно производится подключение концентратора информации и автоматизированного рабочего места линейного пункта контроля (АРМ ЛПК) на станции и проверка наличия качественного информационного канала АРМа ЛПК и КИ-6М. На АРМе ЛПК производится настройка программного обеспечения для работы с пускаемым пунктом контроля.

После пуска комплекса КТСМ-01 производится регулирование. На данном этапе выполняется регулировка тепловых трактов и ориентация оптической оси напольных камер. При этом все составные части комплекса должны быть включенными, а рельсовая цепь наложения - свободной.

Следующим шагом является комплексное опробование работы КТСМ-01 и проверка его работы при проходе реального поезда.

Перед вводом комплекса КТСМ-01 в эксплуатацию, производится его обкатка в течение 72 часов, при этом должен производиться контроль работы и параметров всего оборудования и изделий, входящих в состав комплекса.

3. Построение сети передачи данных комплекса АСК ПС

3.1 Определение топологии сети передачи данных

подвижной модернизация букс аппаратура

Система передачи данных в структуре автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления на направлении Гомель - Калинковичи должна обеспечивать сбор информации о функциональном и техническом состоянии объектов контроля, а также для передачи команд телеуправления. Основным назначением системы передачи данных в составе оборудования АСК ПС является обеспечение автоматического, достоверного и своевременного информационного обмена между линейными и центральными постами контроля. Технические и программные средства системы передачи данных должны позволять создавать распределенные сети передачи данных на базе существующих каналов и линий связи, в частности ИКМ-120 на участке железной дороги протяженностью 120 км. При этом применение системы передачи данных позволит значительно снизить количество каналов информационной связи в результате использования единой сети для сбора и передачи данных различных диспетчерских служб, обеспечивающих перевозочный процесс.

При построении СПД автоматизированной системы контроля подвижного состава направления Гомель - Калинковичи на базе аппаратуры КТСМ-01 используются концентраторы информации.

Концентраторы информации, соединенные между собой выделенными каналами или линиями связи, предназначены для передачи и маршрутизации по СПД пакетов данных, формируемых и передаваемых оконечным оборудованием данных (ООД). В качестве ООД могут применяться как специализированные программно-аппаратные комплексы (периферийные контроллеры), так и типовые ЭВМ (например, персональные ЭВМ класса IBM PC), содержащие специализированные программные средства для обеспечения информационного взаимодействия с другими ООД через СПД.

Концентратор информации КИ-6М может обслуживать до 6 каналов информационной связи. Два канала, как правило, используются для подключения концентратора к сети передачи данных СПД, остальные 4 канала могут использоваться для подключения периферийных контроллеров.

Сервер СПД, устанавливаемый в отделении дороги, предназначен для централизованного контроля работы средств СПД и каналов связи, управления потоками данных в СПД, а также для маршрутизации данных между СПД и локальной вычислительной сетью (ЛВС) центра диспетчерского контроля и управления.

При организации СПД на базе концентраторов информации возможно построение сети по нескольким топологиям [17]. При построении сети по «ячеистой» топологии применяют радиальную, линейную и другие структуры сети (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Варианты структур СПД с «ячеистой» топологией

В СПД с ячеистой топологией концентраторы информации КИ-6М представляют собой узлы сети, соединяются выделенными каналами связи и производят информационный обмен между собой и с подключенными ООД по протоколу «точка-точка».

Ячеистая топология позволяет строить СПД с разнообразной организацией каналов информационной связи. Концентраторы информации в СПД с ячеистой топологией должны соединяться между собой одноименными каналами. Нарушение этого принципа приводит к неправильной работе маршрутизации кадров в СПД. Передача пакетов информации через СПД с «ячеистой» топологией осуществляется по эстафетному принципу, т.е. последовательно от узла к узлу.

Преимуществом ячеистой топологии является ее высокая адаптивность под различные существующие схемы организаций каналов связи, а в случае применения кольцевых структур - высокая устойчивость к отказам отдельных узлов или каналов связи, т.к. информационные потоки автоматически перенаправляются по действующей части СПД.

К преимуществу применения ячеистой топологии относится и то, что ООД-источники и ООД-потребители информации могут быть подключены к любому узлу СПД, т.е. пакеты информации могут передаваться по любой действующей цепочке узлов.

Недостатком ячеистой топологии является необходимость организации двухточечных каналов связи между узлами на линейных участках железной дороги. Наиболее предпочтительным для данной топологии является организация линейных связей между узлами по физической паре магистрального связевого кабеля с обходным каналом связи тональной частоты от границ участка.

Топология СПД типа «шина» ориентирована на линейную структуру участка железной дороги, оборудованного аппаратурой уплотнения, например аппаратурой К-24Т (рисунок 3.2). Передача информационных кадров в СПД с шинной топологией осуществляется в процессе циклического опроса сервером СПД узлов (концентраторов информации) по групповому каналу аппаратуры уплотнения.

Основным недостатком СПД с топологией типа «шина» является то, что отказ группового канала приводит к полному отказу СПД. Для повышения надежности можно организовывать дополнительный групповой канал по независимой системе уплотнения. В нормальном режиме работы сервер СПД производит по каждому групповому каналу опрос половины общего количества узлов, при этом информационная нагрузка равномерно распределяется по обоим каналам, время доставки сообщений минимально. В случае отказа одного из групповых каналов, все узлы, включенные в данную СПД, начинают опрашиваться по действующему каналу, при этом время доставки пакета увеличивается в два раза.

В СПД с топологией типа «шина», в отличие от ячеистой топологии, информационный обмен по групповому каналу осуществляется только между узлом и сервером СПД.

В зависимости от требуемой информационной структуры системы контроля, в составе которой применяется СПД, возможно применение децентрализованной, централизованной или смешанной структуры СПД.

Рисунок 3.2 - Пример структуры СПД с топологией «шина»

Децентрализованная структура может быть создана только при применении СПД с ячеистой топологией. В такой структуре один или несколько локальных АРМов прикладных систем могут быть подключены к любым уздам СЦД и осуществлять информационное взаимодействие с определенными в их конфигурации периферийными контроллерами (ПК).

Пример децентрализованной структуры СПД с локальными АРМами приведен на рисунке 3.3.

В децентрализованной структуре СПД каждый локальный АРМ помимо прикладной задачи должен осуществлять функции управления маршрутизацией и диагностики той части СПД, с узлами которой он взаимодействует.

Централизованная структура требует наличия в составе СПД сервера СПД, который осуществляет помимо функций управления маршрутизацией и диагностики СПД передачу данных между периферийными контроллерами прикладных систем и АРМами, включенными в локальную вычислительную сеть центра в качестве рабочих станций. Пример централизованной структуры СПД с сетевым включением АРМов приведен на рисунке 3.4.

Рисунок 3.3 - Пример децентрализованной структуры СПД



Рисунок 3.4 - Пример централизованной структуры СПД

Сервер СПД в данной структуре осуществляет ввод информации из СПД и ее накопление в базе данных файлового сервера для обеспечения общего доступа к ней со стороны рабочих станций, включенных в данную локальную сеть. При этом в случае организации СПД с ячеистой топологией, в системе возможно наличие локальных АРМов. Количество сетевых АРМов ограничивается только характеристиками локальной вычислительной сети. Если к локальной вычислительной сети центра подключаются фрагменты СПД с различными видами топологий, то каждый такой фрагмент требует отдельного сервера СПД.

Структура СПД, включающая локальную вычислительную сеть, обеспечивает доступ к базам данных со стороны большого количества АРМов, в том числе и удаленных. Доступ к данным в этом случае обеспечивается типовыми покупными аппаратными и программными средствами вычислительных сетей (маршрутизаторами, модемами, коммуникационными программными средствами).

Смешанная структура подразумевает наличие в СПД нескольких серверов СПД и (или) локальных АРМов.

Проектирование структуры и состава СПД является частью этапа проектирования прикладной системы (или нескольких прикладных систем), функционирующей на базе данной СПД.

Проектирование структуры комплекса технических средств СПД для оснащения конкретного участка железной дороги производится на основании требований к информационному обеспечению и к объемно-временным параметрам со стороны прикладных систем, а также наличия и возможностей организации каналов информационной связи,

На основании анализа исходных требований к СПД должна быть составлена следующая проектная документация:

1) структурная схема участка СПД с указанием на ней всех концентраторов информации и периферийных контроллеров прикладной системы, серверов СПД и локальных АРМов, а также соединяющих их линий и каналов информационной связи с указанием их характеристик;

2) схемы электрические соединений технических средств для каждого пункта, разработанные на основании типовых схем подключения;

СПД автоматизированной системы контроля подвижного состава на участке Гомель - Калинковичи построена по ячеистой топологии с применением централизованной структуры сети. Данная СПД охватывает шесть станций этого участка и подготовлена к включению участков Гомель - Жлобин и Жлобин - Калинковичи. В данной СПД кроме АРМа центрального поста контроля, находящегося в линейно-аппаратном зале ШЧ-9, включены локальные АРМы у дежурных по станции и в отделении дороги. Система передачи данных участка приведена на рисунке 3.5.



3.2 Оценка работы сети передачи данных

При включении нескольких периферийных контроллеров концентратор поочередно предоставляет канал связи для информационного обмена каждого контроллера с АРМом. Таким образом, канал связи в данной системе передачи данных представляет собой групповой (многопунктовый) канал с устройствами сопряжения. Для оценки работы системы передачи информации оценим работу концентраторов информации.

Концентратор информации, обслуживающий определенное количество периферийных контроллеров и предоставляющий им поочередно групповой канал связи (рисунок 3.6) представляет собой систему массового обслуживания с ожиданием. Концентратору информации время от времени предоставляют запрос на информационный обмен конечное число подключенных периферийных контроллеров. Через некоторое время после информационного обмена каждый контроллер вновь предъявляет запрос на информационный обмен. Таким образом, данная система представляет собой замкнутую систему массового обслуживания.

Рисунок 3.6 - Модель системы массового обслуживания

Для оценки качества работы системы передачи информации автоматизированной системы контроля подвижного состава, определим критерии эффективности работы концентраторов информации, входящих в данную систему передачи информации.

При оценке критериев эффективности функционирования концентраторов предположим для упрощения расчетов, что поток заявок от периферийных контроллеров на предоставление информационного обмена представляет собой простейший поток с параметром , а время обслуживания распределено по показательному закону с параметром .

Временем обслуживания заявки будет являться время, затраченное на информационный обмен между контроллером и АРМом. Периферийный контроллер формирует пакеты информации при заходе и освобождении поездом участка контроля, при обнаружении перегретой буксы в вагоне, а также при запросе с АРМа текущего состояния и результатов самодиагностики.

При заходе поезда на участок контроля периферийный контроллер формирует пакет информации, содержащий номер поезда, время захода поезда на участок контроля, а также диагностическую информацию. При обнаружении перегретой буксы в вагоне в пакете информации содержится номер поезда, номер вагона, сумма осей в данном вагоне и тепловой уровень на каждую буксу вагона. После освобождения поездом участка контроля в линию передается пакет информации, содержащий номер поезда, количество вагонов в поезде, число вагонов, содержащих перегретые буксы, число локомотивов в поезде, минимальную скорость прохождения поездом участка контроля, средние тепловые уровни по каждой стороне поезда, время окончания контроля и суммарное число осей в поезде. Суммарный объем информации, предназначенной для передачи в каждом пакете, примем равным 11 байтам или 88 битам. С учетом применения помехозащищенного кодирования и дополнительной служебной информации пусть длина пакета составляет 168 бит. Время, затраченное на передачу такого пакета со скоростью 1200 бит/с, составит 0,14 секунд. С учетом возможности повторной передачи пакета и времени на запрос повторной передачи пусть время информационного обмена составит t_sr = 0,3 секунды.

Среднее время между поступлением заявок на обслуживание для упрощения расчета примем равным времени контроля одного вагона поезда, движущегося со скоростью v = 80 км/ч (22,2 м/с). При длине вагона l_в = 14 метр среднее время поступления заявок составит сек.

Принятые значения среднего времени передачи информации и среднего времени между заявками на информационный обмен выбраны для момента прохождения поезда по участку контроля и не учитывают простоя аппаратуры обнаружения перегретых букс во время отсутствия поезда.

Тогда параметр потока требований на обслуживание , а параметр времени обслуживания .

Все возможные состояния системы замкнутой системы массового обслуживания выражаются системой дифференциальных уравнений, приведенных в [18, система 3.2.1]. Решая данную систему, можно получить критерии эффективности системы массового обслуживания [18, 19].

Вероятность того, что все приборы свободны от обслуживания: