Устройство контроля бдительности машиниста локомотива

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, а именно к средствам контроля бдительности машиниста. Устройство может быть использовано на локомотивах всех типов, оборудованных системой автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН).
Уровень техники
Известно устройство для контроля бдительности машиниста, раскрытое в авторском свидетельстве СССР на изобретение №1640005 (опубл. 07.04.1991). Устройство содержит блок приема и обработки сигналов, дешифратор локомотивной сигнализации, скоростемер, рукоятку бдительности, локомотивный светофор, реле рукоятки бдительности, лампу предварительной световой сигнализации, электропневматический клапан автостопа с генератором звука, блок формирования команд предварительной сигнализации и торможения, ключевые элементы, логические элементы и счетчик импульсов.
Недостатком является невысокая надежность устройства, обусловленная тем, что в электрической цепи устройства использованы реле, ресурс которых исчерпается достаточно быстро при их частом переключении в схеме коммутации электропневматического клапана и рукоятки бдительности.
Известен блок световой сигнализации Л159 (М), раскрытый в руководстве по эксплуатации Л159М.00.00 РЭ (опубл. 12.05.2003, режим доступа: https://neurocom,ru/products/automatic-systems/1159m/, дата обращения: декабрь 2021 г.). Известный блок световой сигнализации применяется на тяговом подвижном составе, совместно с локомотивными устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) периодическую проверку бдительности машиниста по предварительной световой сигнализации до появления свистка электропневматического клапана (ЭПК) и невозможность подтверждения бдительности машинистом нажатия рукоятки бдительности (РБ) во время свистка ЭПК.
Наиболее частой неисправностью блоков Л159(М) является неисправность коммутационных элементов, в качестве которых используются электромагнитные реле. Это связано с тем, что электромагнитные реле имеют ограниченное количество циклов включения-выключения, а при работе на индуктивную нагрузку это количество сокращается в несколько раз. Кроме этого, в составе времязадающей RC-цепи блока, используются электролитические конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое рабочее напряжение. Электролитические конденсаторы характеризуются тем, что подвержены старению в процессе эксплуатации, а также обладают низкой температурной стабильностью. Нестабильность параметров электролитических конденсаторов влечет к изменению такой важной характеристики блока, как выдержка времени. Кроме того, электролитические конденсаторы, рассчитанные на работу с высоким рабочим напряжением, обладают крупными габаритами. Как следствие, указанные выше особенности приводят к сниженной надежности устройства контроля бдительности машиниста.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, положенная в основу полезной модели, заключается в обеспечении контроля бдительности машиниста локомотива.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в повышении надежности устройства контроля бдительности машиниста локомотива.
Полезная модель раскрывает устройство контроля бдительности машиниста локомотива. Устройство содержит времязадающий узел, связанный с электромагнитным клапаном, который выполнен с возможностью подачи звукового сигнала, и с рукояткой бдительности машиниста, которая выполнена с возможностью отключения упомянутого клапана. В отличие от прототипа коммутационные блоки клапана и рукоятки бдительности выполнены на основе полупроводниковых элементов, работающих в ключевом режиме, при этом времязадающий узел выполнен на основе керамических конденсаторов.
Предложенное устройство предварительной световой сигнализации АЛСН содержит коммутационные блоки с возможностью отключения катушки ЭПК и рукоятки бдительности, выполненные на полупроводниковых элементах, работающих в ключевом режиме. В качестве таких элементов используются полевые транзисторы.
Полевые транзисторы характеризуются тем, что управляются напряжением, а не током, т.е. имеют большое входное сопротивление. Соответственно во времязадающей RC-цепи, нагруженной на высокое входное сопротивление ключа, можно использовать конденсаторы со значительно меньшей емкостью.
Это в свою очередь позволяет в качестве времязадающего конденсатора использовать керамические конденсаторы, которые не подвержены старению в процессе эксплуатации, а также обладают высокой температурной стабильностью.
Низкое управляющее напряжение электронного ключа и небольшая емкость конденсатора предполагают небольшие габариты используемых компонентов.
Полезная модель проиллюстрирована одной фигурой, на которой изображена блок-схема устройства контроля бдительности машиниста локомотива.
Осуществление полезной модели
В соответствии с фигурой устройство контроля бдительности машиниста локомотива состоит из времязадающего узла 1, который через коммутационные блоки 2 и 3 соединен с электромагнитным клапаном 4 и рукояткой бдительности машиниста 5. Конструктивно устройство выполнено на печатной плате в жестком корпусе с внешним разъемом. Времязадающий узел представлен времязадающей RC-цепью, выполненной на основе керамических конденсаторов. Коммутационные блоки 2 и 3 выполнены на основе полупроводниковых элементов, работающих в ключевом режиме. В частности, упомянутые элементы представлены полевыми транзисторами.
Устройство работает следующим образом.
Проверка бдительности машиниста, инициализированная системой АЛСН, осуществляется периодически. При каждой периодической проверке бдительности обеспечивается предварительная световая сигнализация специальными лампами за 5-8 с до свистка ЭПК. Нормально бодрствующий машинист замечает включение ламп и подтверждает свою бдительность до появления звукового сигнала. При загорании ламп машинист должен подтвердить бдительность нажатием рукоятки бдительности. Нажатие рукоятки приводит к формированию электрического сигнала на коммутационном блоке 3, который через узел 1 поступает на коммутационный блок 2, предотвращающий срабатывание электропневматического клапана.
Если машинист не успевает нажать на рукоятку бдительности в течение установленного времени, схема АЛСН запоздалым нажатием не восстанавливается. Для приведения схемы АЛСН в рабочее состояние машинисту необходимо нажать на еще одну кнопку бдительности, для нажатия которой необходимо встать.
Устройство предварительной сигнализации уменьшает рефлекторное привыкание к звуковому сигналу, что позволяет разбудить дремлющего машиниста свистком. Как правило, если машинист не реагирует на включение ламп предварительной сигнализации, значит он дремлет или отвлекся от управления. Неподтверждение бдительности приводит к остановке локомотива.