УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ И РАБОТОЙ ОБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к электрооборудованию пассажирских вагонов локомотивной тяги, предназначенному для автоматизированного управления электроснабжением и работой оборудования пассажирского вагона.
Предлагаемое техническое средство обеспечивает питание, управление работой, коммутацию и защиту электрооборудования пассажирского вагона.
Наиболее близким аналогом данной полезной модели является устройство для управления электроснабжением и работой оборудования пассажирского вагона, содержащее пульт управления, средство контроля диагностики и управления, блок обработки информации, к которому подключаются датчики температуры, средство накопления и передачи диагностической информации, средство контроля доступа, блок управления электрооборудованием вагона, подключенные к линии электропитания НОВ блок низковольтного питания и блок коммутационно-защитной аппаратуры, к которому подключаются соответствующие потребители и который также связан с блоком управления электрооборудованием вагона, информационную шину (патент РФ №2266829, B60L 1/00, опубликовано 27.12.2005). Недостаток данного устройства заключается в использовании устройств, имеющих различное конструктивное исполнение и различные интерфейсы для подключения к информационной шине. Это уменьшает надежность работы устройства из-за необходимости преобразования информации и усложняет его эксплуатацию, диагностику и обслуживание.
Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства и упрощении его эксплуатации за счет преобразования узлов устройства в блоки, имеющие конструктивное исполнение, предусматривающее использование единого интерфейса (Ethernet) передачи данных по информационной шине и унифицированного протокола обмена.
Технический результат обеспечивается за счет того, что разработанное устройство для управления электроснабжением и работой оборудования пассажирского вагона, содержит пульт управления, включающий в себя средство диагностики и управления, состоящее из контроллера управления и диагностики, контроллера управления электрооборудованием пассажирского вагона, средства визуализации пассажирского вагона с функцией управления, средства беспроводной межвагонной связи, блока обработки информации комплекса контроля температуры буксовых узлов, средства вывода информации на табло информационной вагонной системы, средства накопления и передачи диагностической информации, средства контроля доступа, блока управления электрооборудованием вагона, а также подключенные к линии электропитания 110 В блок низковольтного питания и блок коммутационно-защитной аппаратуры, к которому подключаются соответствующие потребители и который также связан с блоком управления электрооборудованием вагона и контроллером управления электрооборудованием вагона, причем контроллер управления электрооборудования пассажирского вагона, средство визуализации пассажирского вагона с функцией управления, средство межвагонной беспроводной связи, блок обработки информации, средство вывода информации на табло информационной вагонной системы, средство накопления и передачи диагностической информации, средство контроля доступа, связаны между собой и другими устройствами посредством локальной (вагонной) информационной шины Ethernet, а контроллер управлениями диагностики и средство визуализации пассажирского вагона с функцией управления связаны также с глобальной (поездной) информационной шиной Ethernet.
На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства для управления электроснабжением и работой оборудования пассажирского вагона.
Устройство содержит пульт управления 1. Пульт управления включает в себя средство диагностики и управления 1.1. Последнее включает в себя контроллер управления и диагностики 1.1.1, контроллер управления электрооборудования пассажирского вагона 1.1.2, средство визуализации пассажирского вагона с функцией управления 1.1.3. В устройстве предусмотрено средство беспроводной межвагонной связи 1.2, блок обработки информации комплекса контроля температуры буксовых узлов 1.1.4, к которому подключаются датчики температуры 2, средство вывода информации 1.1.5 на табло информационной вагонной системы, средство накопления и передачи диагностической информации 1.1.6, средство контроля доступа 1.1.7, блок управления электрооборудованием вагона 1.1.8. К линии электропитания НОВ также подключены блок низковольтного питания 1.1.9 и блок коммутационно-защитной аппаратуры 1.1.10, к которому подключаются соответствующие потребители и который также связан с блоком управления электрооборудованием вагона 1.1.8. Контроллер управления электрооборудованием пассажирского вагона 1.1.2, средство визуализации пассажирского вагона с функцией управления 1.1.3, средство беспроводной межвагонной связи 1.2, блок обработки информации 1.1.5, средство накопления и передачи диагностической информации 1.1.6, средство контроля доступа 1.1.7, связаны между собой посредством локальной (вагонной) шины Ethernet (далее ЛВС), организованной с помощью коммутаторов 1.1.11. Контроллер управления и диагностики и средство визуализации пассажирского вагона с функцией управления связаны также с глобальной (поездной) информационной шиной Ethernet (далее ПС).
Устройство обеспечивает питание, управление работой высоковольтного статического преобразователя (для исполнений с централизованным электроснабжением) и двух групп высоковольтных электронагревателей мощностью до 24 кВт каждая от высоковольтной поездной магистрали напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц.
Устройство обеспечивает питание низковольтных потребителей электроэнергии вагона от высоковольтной поездной магистрали через высоковольтный статический преобразователь (для исполнений с централизованным электроснабжением) в движении и на стоянке вагона.
Устройство обеспечивает питание низковольтных потребителей электроэнергии вагона от трехфазного генератора переменного тока (для исполнений с автономным электроснабжением) при движении вагона.
Устройство обеспечивает питание низковольтных потребителей электроэнергии вагона на стоянках от внешней сети напряжением 3~50 Гц 380 В, с глухозаземленной нейтралью, мощностью не менее 13 кВт, через статический преобразователь.
Устройство, в случае использования его для вагона-ресторана, обеспечивает питание оборудования для приготовления пищи от дизель-генераторной установки напряжением 3~50 гц., 380 В и мощностью не менее 16 кВт на стоянках и при движении вагона, а также заряд батареи и питание низковольтных потребителей общей мощностью не более 16 кВт на стоянках при отсутствии внешней сети. В комплекте используется генератор мощностью 32 кВт.
Устройство обеспечивает питание потребителей электроэнергии вагона от аккумуляторной батареи при отсутствии питания от внешней сети 3-50 Гц 380 В, на стоянках и при отсутствии напряжения в высоковольтной поездной магистрали (для исполнений с централизованным электроснабжением).
Устройство обеспечивает защиту от недопустимого разряда АБ путем последовательного отключения ряда потребителей.
При автоматическом управлении в пассажирских помещений вагона поддерживается температура воздуха в соответствии с требованиями санитарных правил по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте СП 2.5.1198-03.
Органы оперативного управления вагонным электрооборудованием и сигнализации размещены на двери пульта. Вся необходимая информация о состоянии оборудования вагона и режимах работы климатической установки. Органы ручного управления потребителями размещены на панелях внутри пульта (пультов).
Пульт управления обеспечивает:
- защиту источников питания, потребителей электроэнергии и электрических цепей от перегрузок, перенапряжений и коротких замыканий в сети;
- световую сигнализацию и (или) отображение на устройстве отображения информации средства визуализации пассажирского вагона с функцией управления 1.1.3;
- звуковую и световую сигнализацию перегрева букс и вызова проводника;
- отключение специальной кнопкой источников питания (генератора, высоковольтного статического преобразователя, внешней сети) и потребителей, за исключением аварийного освещения, систем безопасности и управления;
- контроль состояния изоляции и индикацию замыкания на корпус вагона цепей постоянного тока номинальным напряжением 110 В;
- защиту (отключение) цепей высоковольтных нагревателей от перегрузок и замыкании на корпус, при снижении уровня теплоносителя в котле и превышении его температуры более 95°С (для вагонов с жидкостным отоплением), защиту от перегрева высоковольтных калориферов (для двухэтажных вагонов), а также снятие напряжения с высоковольтных цепей при открывании крышек котла, ящика высоковольтного и высоковольтного преобразователя;
- контроль параметров работы с помощью электроизмерительных приборов, (напряжения батареи, тока бортовой сети и тока заряда-разряда аккумуляторной батареи).
Устройство обеспечивает возможность автоматизированного управления исполнительными устройствами и потребителями электроэнергии вагона.
Ящик с высоковольтной аппаратурой содержит устройства, которые обеспечивают:
- прием, распределение и коммутацию электроэнергии от поездной высоковольтной магистрали напряжением 3000 В;
- защиту цепей отопления и высоковольтного статического преобразователя (для исполнений с централизованным электроснабжением) от перегрузок, коротких замыканий и замыканий высоковольтных электронагревателей на корпус вагона;
- выдачу на пульт сигналов о наличии высокого напряжения и о срабатывании защиты от замыкания высоковольтных электронагревателей на корпус вагона;
- возможность проверки сопротивления изоляции высоковольтной магистрали относительно корпуса вагона без открывания крышки ЯВ.
С помощью средства межвагонной беспроводной связи 1.2 организовываются ПС.
Средство контроля диагностики и управления 1.1 пассажирского вагона известно, такие средства устанавливаются на все модели пассажирских вагонов, выпускаемых ОАО «ТВЗ», в составе комплекта электрооборудования ЭВП-110.
Средство 1.1 является комплексным устройством с изменяемыми параметрами. Это обеспечивается применением модульной схемы с изменяемой конфигурацией, построенной из отдельных блоков, модулей, контроллеров, соединяемых между собой.
Средство контроля диагностики и управления 1.1 включает в себя:
- контроллер диагностики и управления 1.1.1;
- контроллер управления электрооборудованием пассажирского вагона 1.1.2;
- систему визуализации пассажирского вагона с функцией управления системами вагона 1.1.3, с установленным специальным программным обеспечением.
Средство 1.1 обеспечивает выполнение следующих функций:
- управление различными системами пассажирского вагона;
- сбор и хранение информации о состоянии оборудования пассажирского вагона;
- регистрация и передача по запросу параметров, диагностической информации о состоянии оборудования пассажирского вагона;
- обеспечение взаимодействия между различными системами пассажирского вагона;
- централизованный контроль из штабного вагона работы средства контроля диагностики и управления любого вагона состава;
- отображение информации о состоянии оборудования любого вагона состава, подключенного к поездной сети;
Допускается расширение типового состава средства осуществляется установкой дополнительных блоков, модулей и контроллеров.
Контроллер диагностики и управления 1.1.1 обеспечивает:
- прием и передачу данных по поездной сети;
- прием и передачу данных по локальной вагонной сети.
Контроллер управления электрооборудования пассажирского вагона 1.1.2 предназначен для управления электрооборудованием пассажирского вагона, вывода информации о работе электрооборудования вагона, ввода команд управления электрооборудованием и обеспечивает:
- обмен данными по локальной вагонной сети с СКДУ вагона;
- сбор информации о состоянии электрооборудования вагона;
- управления исполнительными элементами электрооборудования вагона (реле, контакторы и пр.);
- прием и предварительную обработку сигналов от электрооборудования вагона;
- коммутацию нагрузок по независимым, изолированным друг от друга, каналам;
- формирование управляющих сигналов в диапазоне 0…10 В по независимым изолированным друг от друга каналам.
Система визуализации пассажирского вагона с функцией управления 1.1.3 обеспечивает:
- вывод графической информации на встроенный дисплей;
- ввод команд со встроенного сенсорного экрана;
- прием и передачу данных по локальной вагонной сети;
- прием и передачу данных по поездной сети.
Средство накопления и передачи диагностической информации 1.1.6 предназначено для сбора и хранения информации о работе оборудования вагона и возникновении нештатных ситуаций с возможностью ее передачи по сети радиосвязи стандарта GSM 900/1800.
В состав средства накопления и передачи диагностической информации 1.1.6 входят следующие обязательные составные части:
- модуль хранения (MX);
- контроллер управления запросами (КУЗ);
- совмещенное антенно-фидерное устройство (САФУ);
- радичастотный фидер (РЧФ).
MX предназначен для:
- приема и передачи данных по ЛВС;
- хранения данных.
САФУ предназначено для:
- приема радиосигналов GSM диапазона и передачи их в КУЗ;
- передачи радиосигналов диапазона GSM.
КУЗ предназначен для:
- приема радиосигналов от САФУ посредством РЧФ с последующей их обработкой;
- приема и передачи данных по ЛВС;
- передачи и приема данных по GPRS и SMS каналам;
- временного хранения принимаемых и передаваемых SMS сообщений.
РЧФ предназначен для передачи радиосигналов между КУЗ и САФУ. Длина радиочастотного фидера должна определяться взаимным расположением САФУ и КУЗ.
САФУ представляет собой металлическое основание, на котором установлен излучатель. Излучатель закрыт радиопрозрачным обтекателем. Герметичность соединения обеспечивается установкой между обтекателем и основанием уплотнителя из силикона.
Средство контроля доступа 1.1.7 обеспечивает организацию доступа во внутренние помещения вагона и охрану внутренних помещений вагона.
В состав средства контроля доступа 1.1.7 входят следующие составные части:
- контроллер вагона;
- контроллер помещения;
- персонификатор;
- считывающее устройство, совмещенное с кнопкой аварийной разблокировки замка;
- датчик положения двери;
- исполнительный механизм (замок).
Также имеется возможность подключения дополнительного оборудования:
- кнопки вызова проводника;
- «тревожной» кнопки;
- охранного извещателя;
- маршрутизаторов;
- беспроводных точек доступа;
- другого оборудования, подключаемого по ЛВС.
Предлагаемое устройство управления выполняет следующие функции:
- автоматическое обнаружение признаков возгорания на ранних стадиях возникновения аварийной ситуации с помощью встроенной установки пожарной сигнализации;
- сбор и хранение информации о работе оборудования вагона и возникновении нештатных ситуаций и ее передачу на стационарные объекты с помощью встроенной системы накопления и передачи диагностической информации;
- беспроводную передачу данных между проводными ЛВС соседних вагонов состава с помощью встроенной беспроводной радиочастотной информационной системы связи;
- организацию доступа во внутренние помещения вагона и обеспечение охраны внутренних помещений вагона;
- вещание аудио и видеопрограмм в пассажирских купе, отображение на внутренних табло номера вагона, времени, температуры, занятости туалетов и других информационных сообщений, отображения на наружных табло номера вагона и маршрута следования с помощью интегрированной информационной вагонной системы;
- контроль температуры нагрева букс и, при его наличии, редуктора с помощью комплекса температурного контроля буксовых узлов;
- визуализацию параметров и управление вагонным оборудованием с помощью системы визуализации пассажирского вагона с возможностью управления системами вагона;
- расширенного контроля, диагностики и управление вагонным оборудованием с помощью контроллера управления и диагностики;
- управления климатическим оборудованием вагона в автоматическом режиме в соответствии с алгоритмами, заложенными в программное обеспечение.