РЕЗЕРВИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ СТРЕЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована в системах электрической централизации стрелок и светофоров для управления электродвигателями стрелочных электроприводов.
Известна резервированная система для включения-выключения электродвигателя, содержащая три канала вычислительного устройства, выходы которых подключены к соответствующим входам двух мажоритарных элементов «2 из 3», выходы которых подключены к входам соответствующих коммутаторов напряжения питания электродвигателя, последовательно с которыми включен электродвигатель (Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1993, с.47, рис.2.2).
Данная резервированная система для включения-выключения электродвигателя имеет два недостатка. Во-первых, она излишне сложна, так как включает в себя два мажоритарных элемента и два усилителя. Во-вторых, она допускает ложное включение электродвигателя при неисправностях каналов вычислительного устройства.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой резервированной системе для управления электродвигателем стрелочного электропривода является резервированная система для включения-выключения электродвигателя, содержащая три канала вычислительного устройства, выходы которых подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым включен электродвигатель (Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1993 г., с.47, рис.2.1).
Недостатком данной системы является ее низкая надежность, так как в ней не исключено ложное включение электродвигателя при неисправности каналов вычислительного устройства.
Например, при неисправности одного из каналов вычислительного устройства, вследствие которой на его выходе будет присутствовать потенциал, соответствующий сигналу «логическая 1», и при наличии команды на включение электродвигателя в виде сигнала «логическая 1» на выходе только одного из двух других каналов, мажоритарный элемент зафиксируют поступление от двух каналов вычислительного устройства идентичных команд на включение электродвигателя, после чего коммутатор напряжения питания электродвигателя включит электродвигатель. Такое событие не допустимо в системах электрической централизации стрелок и светофоров, выполняющих ответственные функции по управлению движением поездов.
Задача полезной модели - повысить надежность резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода за счет контроля исправности каналов вычислительного устройства.
Технический результат достигается тем, что в резервированную систему для управления электродвигателем стрелочного электропривода, содержащую три канала вычислительного устройства, мажоритарный элемент «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым включен электродвигатель, введены три импульсных трансформатора, три диода, три конденсатора и три реле, выход первого канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого включены первый диод и первое реле, параллельно обмотке которого включен первый конденсатор, выход второго канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого включены второй диод и второе реле, параллельно обмотке которого включен второй конденсатор, выход третьего канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого включены третий диод и третье реле, параллельно обмотке которого включен третий конденсатор, а замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3».
На фиг.1 приведена схема резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода. На фиг.2 приведены схемы мажоритарного элемента и коммутатора.
Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода содержит вычислительное устройство 1, включающее в себя первый 2, второй 3, третий 4 каналы, мажоритарный элемент «2 из 3» 5, выход которого подключен к входу коммутатора 6 напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым включен электродвигатель 7 стрелочного электропривода, первый 8, второй 9, третий 10 импульсные трансформаторы, первый 11, второй 12, третий 13 диоды, первый 14, второй 15, третий 16 конденсаторы, первое 17, второе 18, третье 19 реле. Выход первого канала 2 вычислительного устройства 1 подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора 8, последовательно с вторичной обмоткой которого включены первый диод 11 и первое реле 17, параллельно обмотке которого включен первый конденсатор 14. Выход второго канала 3 вычислительного устройства 2 подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора 9, последовательно с вторичной обмоткой которого включены второй диод 12 и второе реле 18, параллельно обмотке которого включен второй конденсатор 15. Выход третьего канала 4 вычислительного устройства 1 подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора 10, последовательно с вторичной обмоткой которого включены третий диод 13 и третье реле 19, параллельно обмотке которого включен третий конденсатор 16. Контакты 17.1 первого, 18.1 второго и 19.1 третьего реле подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3» 5.
1
2
3
В качестве вычислительного устройства, включающего в себя три канала может использоваться вычислительное ядро микропроцессорной централизации стрелок и сигналов ЭЦ-ЕМ, которое включает в себя три вычислительных канала ВК ВК, ВК (Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта/Вл.В.Сапожников и др.; Под ред. Вл.В. Сапожникова. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр образования на железнодорожном транспорте», 2008 г., стр.314, рис.7.1).
Предлагаемые варианты мажоритарного элемента «2 из 3» и коммутатора показаны на фиг.2.
Мажоритарный элемент «2 из 3» выполнен на транзисторе 20, диодах 21-26 и резисторах 27-29. (RU 52286, опубл. 2006.03.10). Его электропитание осуществляется от первого источника постоянного тока 32 (Uп1). Работа данного мажоритарного элемента «2 из 3» иллюстрируется следующей таблицей.
№ п/п
Сигналы на входах
Сигнал навыходе
17.1
18.1
19.1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
2
0
1
0
1
3
0
1
1
0
4
1
0
0
1
5
1
0
1
0
6
1
1
0
0
7
1
1
1
0
Коллектор транзистора 20 является выходом мажоритарного элемента «2 из 3» 5, который подключен к входу коммутатора 6.
Коммутатор выполнен на реле 30 типа «РЭЛ-1600» (См. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2кн. Кн.2. - 3-е изд. - М.: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000 г., стр.262, табл.89). Параллельно обмотке реле 30 включен выпрямительный диод 31, шунтирующий ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении реле 30 коммутатора 6, которая без этого включения могла бы вывести из строя транзистор 20 мажоритарного элемента 5. Вход коммутатора - обмотка реле 30, включена последовательно с выходом мажоритарного элемента «2 из 3» 5 и первым источником электропитания 32 (Uп1). Замыкающий контакт 33 реле 30, включенный последовательно с источником напряжения питания электродвигателя 34 (Uп2), включает и выключает электродвигатель 7.
Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода работает следующим образом. При отсутствии команд на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода на выходах каналов 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 присутствует либо постоянный потенциал - сигнал «логическая 1» или «логический 0», либо сигналы отсутствуют вследствие нахождения выходов каналов в состоянии высокого импеданса. Конденсаторы 14, 15 и 16 разряжены, реле 17, 18 и 19 выключены, а их контакты, соответственно 17.1, 18.1 и 19.1, разомкнуты. На входах мажоритарного элемента «2 из 3» сигналы отсутствуют, транзистор 20 закрыт (см. таблицу), реле 30 коммутатора 6 выключено, его контакт 33 разомкнут, электродвигатель 7 стрелочного электропривода выключен.
При необходимости включить электродвигатель 7 стрелочного электропривода на выходах всех трех каналов 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 синхронно формируются импульсы постоянного тока (см. фиг.1). Проходя по первичным обмоткам импульсных трансформаторов 11, 12 и 13, эти импульсы наводят в их вторичных обмотках ЭДС. Эти ЭДС выпрямительными диодами 11, 12 и 13 преобразуются в напряжение постоянного тока, которое заряжает конденсаторы 14, 15 и 16 соответственно. После 6-8 импульсов в каждой команде на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода на конденсаторах 14, 15 и 16 накапливается энергия, достаточная для включения реле 17, 18 и 19 соответственно. Реле 17, 18 и 19 притягивают свои якоря, замыкая контакты 17.1, 18.1 и 19.1 соответственно. При этом на все 3 входа мажоритарного элемента «2 из 3» 5 от первого источника питания 32 поступает высокий потенциал, соответствующий сигналу «логическая 1». Транзистор 20 этого элемента открывается (см. таблицу), реле 30 коммутатора включается, его контакт 33 замыкается, электродвигатель 7 стрелочного электропривода включается. Выключение электродвигателя 7 стрелочного электропривода происходит после прекращения команд на его включение на выходах двух или трех каналов вычислительного устройства 1 после разряда конденсаторов 14, 15 и 16. При неисправности одного из каналов вычислительного устройства 1 резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода работает аналогично.
Так как в заявляемой резервированной системе для управления электродвигателем стрелочного электропривода между каналами 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 и мажоритарным элементом 5 имеется гальваническая развязка, организованная за счет включения импульсных трансформаторов 8, 9 и 10, а команды на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода представляют собой серию импульсов, то неисправность каналов вычислительного устройства 1 в виде потенциала 0 или 1 не приведут к включению электродвигателя 7 стрелочного электропривода.