Устройство проверки автоматической локомотивной сигнализации (УП-АЛС)

Устройство проверки автоматической локомотивной сигнализации относится к железнодорожной автоматике, а именно к устройствам для проверки работоспособности устройств автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и многозначной автоматической локомотивной сигнализации АЛС-ЕН. Устройство проверки автоматической локомотивной сигнализации включает корпус, выполненный с возможностью электрического соединения с переносным испытательным шлейфом, микроэлектронное программируемое устройство, усилитель мощности, выход которого нагружен на испытательный шлейф через устройство для измерения тока, блоки питания и органов управления. При этом микроэлектронное программируемое устройство выполнено в виде микроконтроллера, первый вход которого подключен к блоку питания, а второй вход соединен с выходом блока органов управления, первый выход микроконтроллера через преобразователь интерфейса соединен с дисплейным модулем, второй выход микроконтроллера подключен к входу генератора сигналов, выход генератора сигналов соединен через потенциометр с входом усилителя мощности, другим своим входом через преобразователь напряжения соединенным с блоком питания. Реализован автоматический режим работы, при котором устройство выполнено с возможностью после окончания полного цикла проверки со сменой кодовых путевых трансмиттеров КПТ-5 на КПТ-7, автоотключать сигнал «ЗКЖ», затем включать последовательность «КЖ» → «К» и автоматически формировать испытательные сигналы АЛС-ЕН с применением двукратной фазоразностной манипуляции. Техническим результатом является повышение компактности и мобильности, расширение функциональных возможностей, а также снижение энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство проверки автоматической локомотивной сигнализации, включающее корпус, выполненный с возможностью электрического соединения с переносным испытательным шлейфом, микроэлектронное программируемое устройство, усилитель мощности, выход которого нагружен на испытательный шлейф через устройство для измерения тока, блоки питания и органов управления, отличающееся тем, что микроэлектронное программируемое устройство выполнено в виде микроконтроллера, первый вход которого подключен к блоку питания, а второй вход соединен с выходом блока органов управления, первый выход микроконтроллера через преобразователь интерфейса соединен с дисплейным модулем, второй выход микроконтроллера подключен к входу генератора сигналов, выход генератора сигналов соединен через потенциометр с входом усилителя мощности, другим своим входом через преобразователь напряжения соединенным с блоком питания, при этом реализован автоматический режим работы, при котором устройство выполнено с возможностью после окончания полного цикла проверки со сменой кодовых путевых трансмиттеров КПТ-5 на КПТ-7, автоотключать сигнал «ЗКЖ», затем включать последовательность «КЖ» → «К» и автоматически формировать испытательные сигналы АЛС-ЕН с применением двукратной фазоразностной манипуляции.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок питания содержит аккумуляторную батарею и подключенный к ней контроллер заряда.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пьезоизлучателем, соединенным с третьим выходом микроконтроллера.

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, а конкретно к оборудованию контрольных пунктов железнодорожных депо, предназначенному для проверки локомотивных устройств безопасности железнодорожного подвижного состава: автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН) и комплексных локомотивных устройств безопасности (КЛУБ) модификаций КЛУБ, КЛУБ-П, КЛУБ-УП, КЛУБ-У, безопасного локомотивного объединенного комплекса (БЛОК), в том числе содержащими каналы многозначной автоматической сигнализации (АЛС-ЕН).

Известно устройство проверки систем автоматической локомотивной сигнализации (УПС-АЛС), включающее блок управления и испытательные шлейфы, индуктивно связанные с приемными катушками АЛС, соединенными с входом локомотивных устройств АЛС, подключенных к локомотивному светофору, блок формирования тестовых сигналов с усилителями мощности, вход которого соединен с входом испытательных шлейфов и блок формирователей сигналов АЛСН, АЛС-ЕН (RU 114016 U1, B61L 3/20, 10.03.2012).

Однако известное устройство относится к стационарно устанавливаемой испытательной аппаратуре для проверки автоматической локомотивной сигнализации, что ограничивает его применение и не позволяет проводить проверку бортовых устройств безопасности независимо от местоположения проверяемой подвижной единицы, а также не имеет возможности управления автоматическим и ручным режимами непосредственно из кабины локомотива.

Известно устройство для проверки работоспособности устройств автоматической локомотивной сигнализации (RU 2333859 C1, B61L 25/06, 20.08.2008), содержащее программное устройство, генератор сигнализации автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и генератор сигналов многозначной автоматической сигнализации АЛС-ЕН, входы которых подсоединены к первому выходу программного устройства, пульты местного и дистанционного управления, связанные соответственно с первым и вторым входами программного устройства, испытательный шлейф, индуктивно связанный с локомотивным оборудованием автоматической локомотивной сигнализации, измеритель тока и цифровое устройство фильтрации и адаптер сопряжения. При этом испытательный шлейф выполнен в виде двух изолированных проводов, проложенных вдоль рельсов, а программное устройство выполнено в виде компьютера.

Известно устройство проверки работы автоматической локомотивной сигнализации (RU 2625395 C1, B61L 23/16, 06.08.2020), включающее стационарный блок управления режимами работы, блок программ заданий кодовых комбинаций и искажений, передатчик АЛС, блок регулировки и измерения тока, канал индуктивной связи, локомотивные устройства АЛС, блок считывания показаний локомотивного светофора, блок определения соответствия показаний локомотивного светофора, мобильный блок управления режимами работы, локомотивные и стационарные приемники и передатчики беспроводного канала связи и блок регистрации и индикации.

Оба последних устройства могут выполнять проверку работы АЛС как со стационарного блока управления режимами работы, так и с помощью переносного пульта, при этом не являются полностью мобильными из-за ограниченности функций переносных пультов управления.

Известно универсальное переносное устройство для испытания локомотивной сигнализации, предназначенное для проверки локомотивных устройств безопасности АЛСН, КЛУБ, КЛУБ-УП, КЛУБ-П, КЛУБ-У, выполненное в виде переносного прибора, содержащего формирователь сигналов напольных устройств АЛСН и АЛС-ЕН с возможностью формирования кодовых посылок в порядке и последовательности, отвечающей требованиям технических условий локомотивных устройств безопасности в автоматическом и ручном режимах с возможностью переключения несущих частот сигналов кодовых посылок и возможностью регулировки тока в шлейфе. При этом шлейф выполнен переносным в виде петли и связан с переносным прибором электрически, а сигнал несущей чистоты имеет форму синусоиды. Устройство снабжено источником бесперебойного питания (RU 160398 U1, B61L 25/00, 20.03.2016).

К основным недостаткам данного устройства относится отсутствие возможности регулировки электромагнитного поля в приемных катушках, эквивалентного току в рельсовой цепи в диапазоне от 0 до 0,3А для сигналов АЛС-ЕН, предусмотренной нормативными документами. Основное электропитание универсального переносного устройства производится от бортовой сети локомотива, а при его отсутствии используется источник бесперебойного питания (ИБП). При этом, как правило, ИПБ громоздки и обладают недолгой автономностью, после чего необходима подзарядка. На панели управления устройства отсутствует визуализация режимов работы (ручной/автоматический) и подаваемых в шлейф типов кодовых комбинаций.

Известно многофункциональное переносное устройство с дистанционным управлением для испытания и диагностики бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации, предназначенное для проверки работоспособности автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия на железнодорожном подвижном составе, оборудованном аппаратурой АЛСН, ДКСВ-М, БЛОК, КЛУБ-У, КЛУБ-УП (RU 198805 U1, B61L 3/20, 29.07.2020). Устройство состоит из переносного шлейфа в виде петли из изолированного проводника и электрически связанного с ним переносного микропроцессорного устройства кодирования, содержащего цифро-аналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу микропроцессора, а выход нагружен на переносной испытательный шлейф через последовательно включенный датчик тока, соединенный со входом микропроцессора, а также блок питания, подключенный к источнику бесперебойного питания. Устройство дополнительно содержит модуль проводного управления и модуль беспроводного управления, подключенные посредством двусторонних связей к микропроцессору, а также дополнительно снабжено функцией формирования кодов АЛСН с предельными параметрами.

Существенными недостатками известного устройства является необходимость наличия электросети, как основного источника электропитания, что ограничивает мобильность устройства, так как возникает потребность в обустройстве поблизости от места проведения диагностики источника переменного напряжения 220 В. Предусмотренное в качестве резервного варианта использование источника бесперебойного питания (ИБП), также снижает мобильность устройства из-за своих габаритов и ограниченной автономной работы.

Использование микропроцессора в качестве программно-управляемого устройства, предназначенного для обработки цифровой или аналоговой информации, требует подключения к внешней шине дополнительных периферийных устройств (внешнего хранилища памяти (ROM и RAM), устройств ввода/вывода, таймеров, и т.д.). В результате устройства, содержащие микропроцессор, дороже, энергозатратнее и более объемны, по сравнению с устройствами, содержащими микроконтроллер.

Кроме того, в многофункциональном переносном устройстве ограничены функциональные возможности из-за отсутствия режима автоматического включения проверки сигналов АЛС-ЕН после окончания цикла проверки сигналов АЛСН, а также отсутствия функции автоматического отключения подачи сигналов кодовых комбинаций в шлейф, после завершения полного цикла проверки.

Техническая проблема состоит в потребности обеспечения предприятий, ответственных за проверку и испытание бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации компактными автономными переносными устройствами, обладающими оптимальным набором функций и экономичными при производстве и эксплуатации.

Техническим результатом использования заявляемого технического решения является повышение компактности и мобильности за счет сокращения числа периферийных устройств, а также расширение функциональных возможностей за счет улучшения условий программирования и управления электронными устройствами.

Кроме того, достигается снижение энергопотребления и сокращение материальных затрат из-за отсутствия дополнительных компонентов в устройстве проверки автоматической локомотивной сигнализации.

Технический результат достигается тем, что в устройстве проверки автоматической локомотивной сигнализации, включающем корпус и электрически связанный с ним переносной испытательный шлейф, микроэлектронное программируемое устройство, усилитель мощности, выход которого нагружен на испытательный шлейф через устройство для измерения тока, блоки питания и органов управления, микроэлектронное программируемое устройство выполнено в виде микроконтроллера. Первый вход микроконтроллера подключен к блоку питания, а второй вход соединен с выходом блока органов управления. Первый выход микроконтроллера через преобразователь интерфейса соединен с дисплейным модулем, второй выход микроконтроллера подключен к входу генератора сигналов. При этом выход генератора сигналов соединен через потенциометр со входом усилителя мощности, другим своим входом через преобразователь напряжения соединенным с блоком питания.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве проверки автоматической локомотивной сигнализации третий выход микроконтроллера соединен с пьезоизлучателем.

Кроме того, технический результат достигается тем, что блок питания устройства содержит аккумуляторную батарею и подключенный к ней контроллер заряда.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства проверки автоматической локомотивной сигнализации УП-АЛС; на фиг. 2 приведена структурная схема; на фиг. 3 - временные характеристики сигналов АЛСН, формируемые устройством; на фиг. 4 - временная диаграмма формирования кодовых комбинаций подканалов АЛС-ЕН.

Представленное переносное устройство предназначено для проведения проверки в ручном и автоматическом режиме из кабины локомотива приема локомотивными устройствами безопасности соответствующих кодовых комбинаций канала АЛСН, подаваемых в испытательный шлейф, с типами сигналов, соответствующих кодовым путевым трансмиттерам КПТ-5, КПТ-7; многозначной автоматической локомотивной сигнализации АЛС-ЕН; защитного кода ЗКЖ; формирование непрерывного синусоидального сигнала в сигнальный шлейф с величиной тока от 0 до 3,5 А и частотой 25 Гц, 50 Гц, 175 Гц для измерения величины наведенной ЭДС в токоприемных катушках локомотива и моторвагонного подвижного состава (МВПС).

Устройство проверки автоматической сигнализации УП-АЛС содержит корпус 1 (фиг. 1), со смонтированными в нем электронными модулями и компонентами, на поверхности которого размещены элементы управления и индикации.

В корпусе 1 размещено микроэлектронное программируемое устройство, выполненное в виде микроконтроллера 2 (фиг. 2), первый вход которого подключен к блоку питания 3, а второй вход соединен с выходом блока органов управления 4. Первый выход микроконтроллера через преобразователь интерфейса 5 соединен с дисплейным модулем 6, второй выход микроконтроллера подключен к входу генератора сигналов 7, а третий выход микроконтроллера соединен с пьезоизлучателем 8 (piezo buzzer), предназначенным для подачи звукового сигнала, воспроизводимого при контроле режимов работы устройства. Выход генератора сигналов 7 соединен через потенциометр 9 с входом усилителя мощности 10. Другой вход усилителя мощности через преобразователь напряжения 11 соединен с блоком питания 3. Выход усилителя мощности 10 через измеритель тока, выполненный в виде амперметра 12, нагружен на испытательный шлейф 13.

Блок питания 3 включает литий-ионную аккумуляторную батарею 14 и подключенный к ней контроллер заряда 15.

Блок органов управления 4 включает элементы, представленные на корпусе 1 (фиг. 1), в том числе: тумблер 16 включения питания («ПИТ»), дисплейный модуль 6, ручку регулятора тока 17, амперметр 12, а также тактовые кнопки 18, 19, 20, 21 для включения непрерывного синусоидального сигнала, включения сигналов АЛС-ЕН, включения ручного режима, включения автоматического режима соответственно. Кроме того, на корпусе предусмотрен соединитель 22 для подключения переносного испытательного шлейфа 13 и гнездо 23 для зарядки аккумуляторной батареи 14 (фиг. 2).

Работает устройство проверки автоматической локомотивной сигнализации УП-АЛС следующим образом.

Для подготовки к проведению проверки соответствия кодовых посылок в переносной в испытательный шлейф 13 (фиг. 2) с показаниями локомотивного светофора (на чертеже не показан), шлейф укладывают на головки рельс под приемными локомотивными катушками. Выход устройства проверки автоматической локомотивной сигнализации через размещенный на корпусе 1 (фиг. 1) соединитель 22 подключают к входу испытательного шлейфа при помощи кабеля. Подключение к проверяемой аппаратуре локомотивных устройств безопасности обеспечивается за счет индуктивной связи шлейфа с приемными катушками.

Режимы работы и кодовые комбинации устройства проверки автоматической локомотивной сигнализации соответствуют требованиям, предъявляемым к переносным устройствам формирования и подачи сигналов АЛСН и АЛС-ЕН («Безопасный локомотивный объединенный комплекс БЛОК». Руководство по эксплуатации 36905-000-00 и «Устройство КЛУБ-У». Руководство по эксплуатации 36991-00-00).

При включении на корпусе 1 (фиг. 1) тумблера 16, напряжение от аккумуляторной батареи 14 (фиг. 2), размещенной в блоке питания 3, подается на первый вход микроконтроллера 2 и, через повышающий преобразователь напряжения 11, на вход усилителя мощности 10.

После выбора оператором необходимого режима проверки и нажатия на соответствующие тактовые кнопки (18, 19, 20, 21) на корпусе 1, с блока органов управления 4 управляющие сигналы поступают на второй вход микроконтроллера 2. Последний задает режимы работы генератора сигналов 7 синусоидальной формы в соответствии с временными характеристиками сигналов АЛСН (фиг. 3) и кодовых комбинаций подканалов АЛС-ЕН (фиг. 4). Величину тока устанавливают путем поворота ручки регулятора тока 17.

С генератора сигналов 7, через потенциометр 9, предназначенный для установления требуемой величины силы тока сигнала, последний поступает на вход усилителя мощности 10 и далее, через амперметр 12 на вход испытательного шлейфа 13. При этом по амперметру 12 контролируют величину усиленного синусоидального сигнала, подаваемого в испытательный сигнальный шлейф.

Информация о текущем режиме работы устройства с микроконтроллера 2 через преобразователь интерфейса 5 выводится на дисплейный модуль 6 для визуального отображения. Для дополнительного контроля режимов работы устройства при их смене, пьезоизлучателем 8, соединенным с третьим выходом микроконтроллера 2, подается звуковой сигнал.

С использованием органов управления устройством, размещенных на лицевой панели корпуса 1 (фиг. 1) могут быть реализованы следующие режимы работы:

1. Непрерывный («НЕПР») - установка непрерывного сигнала синусоидальной формы 25 Гц, 50 Гц или 175 Гц с дальнейшей регулировкой тока (от 0 до 5 А), подаваемого в сигнальный шлейф.

2. Автоматический «АВТ» - запуск автоматического режима формирования посылок кодовых комбинаций. Обеспечивается следующая циклическая последовательность смены сигналов: код «КЖ» - 30 с; пауза - 30 с; код «З» -10 с; пауза - 10 с; код «Ж» - 30 с; пауза - 10 с.

Продолжительность цикла проверки составляет 120 с, после чего происходит смена кодовых путевых трансмиттеров КПТ-5 на КПТ-7 с повторением кодовых посылок.

После окончания полного цикла со сменой КПТ, в шлейф подается код «КЖ» - 10 с, затем сигнал «ЗКЖ» (защитный код «КЖ») на 30 с. После автоотключения сигнала «ЗКЖ» включается последовательность «КЖ» → «К». Далее происходит автоматическое формирование испытательных сигналов АЛС-ЕН на частоте 175 Гц с применением двукратной фазоразностной манипуляции, в следующей последовательности:

«КЖ» → «К» → 5 свободных блок участков → «Б» → 1 свободный блок участок, с отклонением → «Б» → «КЖ», что соответствует кодовым комбинациям: (КК-0, СГ-1) → пауза → (KK-F, СГ-5) → пауза → (КК-3, СГ-6) → пауза.

Длительность формирования сигналов и пауз составляет 10 секунд. Продолжительность цикла проверки сигналов АЛС-ЕН - 60 секунд. Общая продолжительность проверки в автоматическом режиме составляет 360 секунд.

3. Ручной режим АЛСН («РУЧН») - обеспечивает следующий выбор кодовых комбинаций: «З» → «Ж» → «КЖ» → «ЗКЖ» со сменой кодовых путевых трансмиттеров КПТ-5 на КПТ-7.

4. Ручной режим выбора испытательных сигналов АЛС-ЕН («АЛС-ЕН») - обеспечивает формирование кодовых комбинаций и синхрогрупп от «0» до «F» на частоте 175 Гц, вид модуляции - двукратная фазоразностная манипуляция.

Измерение величины наведенной ЭДС в токоприемных катушках локомотива и моторвагонного подвижного состава (МВПС) достигается формированием непрерывного синусоидального сигнала в испытательный шлейф с величиной тока от 0 до 3,5А и частотой 25 Гц, 50 Гц, 175 Гц.

Заряда встроенной аккумуляторной батареи достаточно для обеспечения устойчивой работы устройства при проведении не менее 250 циклов проверки в автоматическом режиме при суммарном токе в сигнальном шлейфе 2А, что соответствует требованиям, предъявляемым к переносным устройствам формирования и подачи сигналов АЛСН и АЛС-ЕН нормативными документами.