Устройство для диагностики релейной локомотивной аппаратуры АЛСН
DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF ALSN RELAY LOCOMOTIVE EQUIPMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к средствам диагностики релейной бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации.
Уровень техники
Релейная локомотивная аппаратура автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН) представляет собой две приемные локомотивные катушки, включенные между собой встречно. Их выходы соединены со входом локомотивного фильтра (присутствует только при электротяге переменного тока, при электротяге постоянного тока и автономной тяге выходы локомотивных катушек соединены непосредственно со входом усилителя), обеспечивающего выделение из смеси сигнала и помехи только полезного сигнала. Выход локомотивного фильтра соединяется со входом локомотивного усилителя, задачей которого является усиление поступающего на его вход сигнала. Импульсное реле ИР, входящее в состав локомотивного усилителя, выступает в качестве порогового элемента, формируя таким образом на выходе усилителя последовательность импульсов и пауз, соответствующих воспринимаемому с пути сигналу. Выход локомотивного усилителя соединяется со входом локомотивного дешифратора, который по последовательности импульсов и пауз на его входе формирует на своих выходах сигналы локомотивного светофора, периодической проверки бдительности и управления тормозной системой подвижного состава. Локомотивный усилитель и дешифратор помещаются в общем ящике, соединяются между собой и с устройствами вне общего ящика (локомотивными катушками, фильтром, локомотивным светофором, устройствами сопряжения с тормозной системой подвижного состава - через внутреннюю клеммную панель) посредством монтажа (Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982. - 255 с.).
В настоящее время при работе АЛС происходит большое количество сбоев из-за снижения качества обслуживания локомотивной аппаратуры, которое невозможно повысить при применении существующих устройств ее контроля и диагностики.
Известна система диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации, включающая последовательно соединенные устройство управления генератором кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), генератор кодовых сигналов АЛС, сумматор, приемные локомотивные катушки, подключенные к локомотивной аппаратуре АЛС и к сумматору через соответствующую дополнительную диагностическую обмотку, кроме того, система снабжена счетчиком ошибок, соединенным с устройством сравнения, один из входов которого подключен через генератор кодовых сигналов АЛС к сумматору, а другой вход - к локомотивной аппаратуре АЛС. Дополнительно система содержит устройство управления генератором помех, подключенное через генератор помех ко второму входу сумматора (RU 2383460, B61L 25/00, 10.03.2010).
Данная система позволяет контролировать работоспособность бортовой аппаратуры АЛСН, однако требует для своего применения специальных приемных катушек, оборудованных диагностической обмоткой. Применение такой системы требует переоборудования локомотивного парка и существенных дополнительных затрат на ее внедрение. Также система не позволяет определять асимметрию локомотивных приемных катушек - одного из существенных эксплуатационных параметров, определяющих помехоустойчивость функционирования локомотивной сигнализации.
Известен модуль бесшлейфовой диагностики приемных катушек и приемников автоматической локомотивной сигнализации (RU 2653657, B61L 25/00, 11.05.2018), содержащий компактный корпус, содержащий средства индикации и установленные внутри корпуса на единой плате, объединенные общей шиной данных: блок цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования (ЦАП/АЦП), микроконтроллер, память, блок активации работы модуля, блок питания и блок интерфейса подключения.
Известный модуль обладает существенным для диагностики релейной аппаратуры недостатком: невозможностью определения блока, являющегося причиной сбоя.
Известно устройство для измерения асимметрии приемных катушек локомотивной аппаратуры АЛС (RU 153535, B61L 23/16, 27.07.2015), содержащее блок вычисления, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные генератор кодовых сигналов АЛС и блок измерения и регулировки тока, к выходам которого подключена первичная обмотка первого путевого трансформатора, вторичная обмотка которого через управляемые выключатели подключена к проводам путевого шлейфа, проложенного на подошвах рельсов пути, к которым подключена первичная обмотка второго путевого трансформатора с закороченной вторичной обмоткой, блок управления, выходами соединенный соответственно с управляющими входами выключателей и блока измерения и регулировки тока, блок считывания, расположенный в непосредственной близости к локомотивному светофору и подключенный выходом через беспроводный канал связи к входу блока вычисления, второй вход которого соединен с выходом блока измерения и регулировки тока, и блок регистрации, входом соединенный с выходом блока вычисления, при этом нулевые выводы путевых трансформаторов соединены проводом, проложенным по центру пути, а приемные катушки индуктивно связаны с путевым шлейфом.
Указанное устройство позволяет оценить асимметрию локомотивных приемных катушек, однако для своего функционирования требует наличие стационарного шлейфа специальной конструкции, что исключает возможность его мобильного применения. Также указанный недостаток требует переоборудования большинства действующих стационарных шлейфов испытательных участков локомотивных депо, что требует значительных затрат на кабельную продукцию.
Известен способ бесшлейфовой оперативной диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации и устройство для его осуществления (RU 2666096, B61L 25/06, 05.09.2018).
Способ диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) заключается в том, что в диагностические обмотки-индукторы, связанные индуктивно с соответствующими приемными локомотивными катушками АЛС, на время проведения диагностики механически зафиксированные на приемных локомотивных катушках аппаратуры АЛС таким образом, чтобы магнитный поток, создаваемый диагностическими обмотками, замыкался через магнитопроводы приемных локомотивных катушек АЛС, подают тестирующие сигналы, отличающиеся от стандартных наличием помех, а также временных, частотных и амплитудных искажений, с помощью которых определяется техническое состояние локомотивной аппаратуры АЛС и уровень помехоустойчивости, причем изменение режима диагностики осуществляется дистанционно по радиоканалу с помощью пульта управления, отличающийся тем, что для связи пульта управления и приемно-исполнительного устройства используется двусторонний радиоканал, с помощью которого осуществляется непрерывный контроль выполняемой команды, а в качестве пульта управления используется мобильное микропроцессорное устройство, имеющее модуль беспроводной связи и программное обеспечение.
Устройство, реализующее данный способ, передающее индуктивным способом тестирующие сигналы АЛС в обмотки приемных локомотивных катушек АЛС, состоящее из пульта управления, узел памяти которого включает базу тестовых сигналов для подачи в приемно-исполнительное устройство, при этом приемно-исполнительное устройство состоит из модуля беспроводной связи, выход которого соединен с входом усилителя мощности тестовых сигналов, выход которого соединен с диагностическими обмотками-индукторами, а в качестве пульта управления используется мобильное микропроцессорное устройство, такое как смартфон, планшет или ноутбук, имеющее встроенный модуль беспроводной связи и программное обеспечение.
Указанный способ и устройство, его реализующее, не позволяет произвести оценку асимметрии приемных локомотивных катушек и не позволяет определить блок, отклонения параметров которого приводят к сбоям в работе АЛСН.
Известен способ диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации и устройство для его осуществления (RU 2588286, B61L 3/24, 27.06.2016).
Способ диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) заключается в том, что в дополнительную диагностическую обмотку, имеющую индуктивную связь с обмоткой приемной локомотивной катушки аппаратуры АЛС, подают тестирующие кодовые сигналы и искажающие их помехи, с помощью которых определяется техническое состояние локомотивной аппаратуры АЛС, отличающийся тем, что диагностическую обмотку наматывают на не связанный с приемной локомотивной катушкой АЛС отдельный магнитопровод (индуктор), который на время проведения диагностики механически фиксируют на соответствующей приемной катушке аппаратуры АЛС таким образом, чтобы магнитный поток, создаваемый диагностической обмоткой, замыкался через приемную локомотивную катушку автоматической локомотивной сигнализации.
Устройство, реализующее данный способ, передающее индуктивным способом кодовый сигнал АЛС в обмотку приемной локомотивной катушки АЛС, состоящее из радиоприемного устройства, блока ручного управления, дешифратора команд, генератора кодовых сигналов АЛС с возможностью изменения временных параметров, генератора помех, узла памяти реальных сигналов АЛС в рельсовых цепях, записанных на участках с высоким количеством сбоев локомотивной аппаратуры АЛС, сумматора сигналов, усилителя мощности, индуктора, служащего для создания электромагнитного поля, необходимого для наведения электродвижущей силы в приемной катушке локомотивной аппаратуры АЛС, соответствующей передаваемому кодовому сигналу АЛС, причем в приемно-усилительном устройстве выход радиоприемного устройства соединен с входом дешифратора команд, выход блока ручного управления соединен с другим входом дешифратора команд, один выход которого соединен с входом генератора кодовых сигналов АЛС, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй выход дешифратора команд соединен с входом генератора помех, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий выход дешифратора команд соединен с входом узла памяти реальных сигналов АЛС в рельсовых цепях, записанных на участках с высоким количеством сбоев локомотивной аппаратуры АЛС, выход которого соединен с третьим входом сумматора, а выход сумматора подключен к входу последовательно соединенных усилителя мощности и индуктора. Устройство, отличающееся тем, что для расширения его функциональных возможностей оно снабжено разъемом, к которому подключают дополнительный индуктор, закрепляемый на другой приемной катушке АЛС и позволяющий диагностировать локомотивную аппаратуру АЛС через две приемные катушки.
Существенным недостатком данного способа и устройства, его реализующего, является отсутствие возможности оценки асимметрии приемных катушек, также возможности выявления блока, являющегося причиной сбоя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство проверки и оценки уровня помехоустойчивости бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации, содержащее последовательно соединенные программируемый блок задания кодов и искажений, генератор кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и помех и блок регулировки и измерения уровней тока, выход которого через рельсовую цепь или шлейф посредством индуктивной связи подключен к бортовой аппаратуре автоматической локомотивной сигнализации локомотива, а также блок считывания показаний локомотивного светофора или блока индикации бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации, выходом подключенный к первым входам модуля анализа показаний бортовой автоматической локомотивной сигнализации и модуля анализа временных параметров переключения показаний бортовой автоматической локомотивной сигнализации, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом модуля формирования протокола проверки, другим входом подключенного к выходу блока ввода данных, а выходами - к входам блока индикации и блока регистрации, и блок памяти, включенный между вторыми входами модуля анализа показаний бортовой автоматической локомотивной сигнализации и модуля анализа временных параметров переключения показаний бортовой автоматической локомотивной сигнализации, при этом программируемый блок задания кодов и искажений снабжен блоком управления (RU 2567999, B61L 3/10, 10.11.2015). Оно взято за прототип.
Прототип не позволяет выявить блок аппаратуры и элементов в нем, несоответствие параметров которых приводит к сбоям в работе АЛСН, т.е. определить причины снижения индивидуальной помехоустойчивости локомотивной аппаратуры.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом на достижение, которого направлено данное изобретение, является снижение числа сбоев в работе бортовой аппаратуры АЛСН и повышение уровня безопасности движения поездов за счет применения комплексной диагностики аппаратуры в условиях испытательных участков контрольных пунктов депо. При этом комплексная диагностика включает в себя определение уровня индивидуальной помехоустойчивости локомотивной аппаратуры, блоков и элементов блоков, отклонение параметров которых не соответствуют установленным нормативным значениям, что и является причиной снижения помехоустойчивости.
Технический результат достигается тем, что устройство для диагностики релейной локомотивной аппаратуры АЛСН содержит блок ввода данных, блок управления, блок формирования тестовых сигналов, блок формирования отчета, блок памяти и бортовую аппаратуру АЛС в составе локомотивных приемных катушек, и размещаемых в общем ящике локомотивного усилителя и локомотивного дешифратора, первый и второй индукторы, первый блок подключения, блок контроля и анализа, блок прогноза, причем к выходам блока формирования тестовых сигналов включаются первый индуктор и второй индуктор, направление тока в которых изменяется в зависимости от выполняемого типа проверки, при этом первый индуктор индуктивно связан с первой приемной катушкой, а второй индуктор со второй приемной катушкой, к бортовой аппаратуре автоматической локомотивной сигнализации подключается первое устройство подключения, позволяющее повысить глубину диагностики комплекта бортовой аппаратуры за счет считывания сигналов со входов и выходов каждого из ее блоков, своими выходами соединенное с блоком контроля и анализа, который своими выходами соединяется с блоком формирования отчета и блоком прогноза, при этом выходы блока прогноза соединяются с соответствующими входами блока формирования отчета;
По другому варианту выполнения устройства при электрической тяге переменного тока в составе бортовой аппаратуры АЛС дополнительно содержится локомотивный фильтр, при этом дополнительно вводится второй блок подключения, своими входами подключаемый к выходам локомотивного фильтра, а своими выходами подключаемый к блоку контроля и анализа.
При этом дополнительно вводится беспроводной канал связи, состоящий из первого и второго приемопередатчиков и линии связи и соединенный с АРМ оператора, при этом вход первого приемопередатчика соединяется с соответствующим выходом блока формирования отчета, а своим выходом соединяется с блоком управления.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами на Фиг. 1, 2.
На Фиг. 1 представлен вариант выполнения устройства при тяге постоянного тока. На Фиг. 2 показан вариант выполнения устройства при тяге переменного тока.
Осуществление изобретения
Устройство для диагностики релейной локомотивной аппаратуры АЛСН работает следующим образом.
Устройство получает питание от аккумуляторной батареи испытуемого в условиях контрольного пункта АЛС локомотива или от встроенной аккумулятора. Устройство может быть выполнено в виде промышленного планшетного компьютера, соединенного с первым и вторым индукторами 8 и 9 посредством кабеля, а с устройством подключения 11 посредством как кабеля, так и беспроводного канала передачи информации, например Bluetooth.
В начальный момент времени оператор, готовя устройство к эксплуатации, вводит с помощью блока ввода данных 1 информацию об испытуемом локомотиве (серия, номер, род тяги, переменный или постоянный ток), типе проверки и ответственном лице.
Данная информация, поступая на вход блока управления 2, инициирует формирование необходимой последовательности тестовых сигналов в блоке формирования тестовых сигналов 3.
Формируемые блоком формирования тестовых сигналов 3 тестовые сигналы представляют собой известные рабочие воздействия, представляющие собой кодовые комбинации различных типов кодовых путевых трансмиттеров: «З», «Ж», «КЖ», «ЗКЖ», а также кодовые комбинации автоматической локомотивной сигнализации единого ряда непрерывного типа (АЛС-ЕН). Тестовые сигналы могут быть записаны в виде отдельных файлов в блоке памяти 5 и формироваться на аудиовыходе промышленного планшетного компьютера и затем усиливаться. Также возможно применение генератора несущей частоты и программно управляемого модулятора как отдельного блока устройства.
При контроле функционирования локомотивной аппаратуры в первом и втором индукторах 8 и 9 протекают токи, величина которых позволяет создать электромагнитное поле, эквивалентное создаваемому током в рельсах (в условиях эксплуатации). Последовательное или параллельное соединение первого и второго индукторов обеспечивается посредством блока коммутации 7.
Суммарная ЭДС, наведенная от первого и второго индукторов 8 и 9 в первой и второй приемных катушках 10 и 11 поступает при тяге постоянного тока на вход локомотивного усилителя 12 (фиг. 1), а при тяге переменного тока на вход локомотивного фильтра 23 (фиг. 2), выход которого соединен со входом локомотивного усилителя 12.
С выхода локомотивного усилителя 12 сигнал поступает на вход локомотивного дешифратора 13, который определяет тип кодовой комбинации и управляет работой электропневматического клапана и локомотивного светофора.
Контроль функционирования аппаратуры осуществляется путем снятия сигналов с входов и выходов приемных катушек, усилителя и дешифратора с помощью блока подключения 14.
Снимаются следующие величины:
1) напряжение питания релейной аппаратуры между клеммами К5 и К4;
2) напряжение на частоте сигнального тока на входе усилителя - между клеммами К2 и К1 (для случая автономной тяги этот параметр отражает суммарную электродвижущую силу (ЭДС), наведенную в локомотивных приемных катушках);
3) суммарное напряжение на частоте сигнального тока, наведенное в локомотивных катушках - на входе локомотивного фильтра (для случая тяги переменного тока);
4) длительность импульсов на выходе локомотивного усилителя - клемма К-6 относительно К4 (высокий уровень сигнала указывает на наличие импульса, низкий - на наличие паузы);
5) уровень сигнала на лампе зеленого огня локомотивного светофора - клемма К3-7 относительно К4 (высокий уровень - горение лампы, низкий - лампа погашена);
6) уровень сигнала на лампе желтого огня локомотивного светофора - клемма К3-6 относительно К4 (высокий уровень - горение лампы, низкий - лампа погашена);
7) уровень сигнала на лампе красного с желтым огня локомотивного светофора - клемма К3-4 относительно К4 (высокий уровень - горение лампы, низкий - лампа погашена);
8) уровень сигнала на лампе красного огня локомотивного светофора - клемма К3-3 относительно К4 (высокий уровень - горение лампы, низкий - лампа погашена);
9) уровень сигнала на лампе белого огня локомотивного светофора - клемма К3-2 относительно К4 (высокий уровень - горение лампы, низкий - лампа погашена).
При тяге переменного тока дополнительно вводится второй блок подключения 24, обеспечивающий снятие параметров сигналов с выхода локомотивного фильтра 23.
Данные сигналы поступают на вход блока контроля и анализа 15, который при функционировании локомотивной аппаратуры оценивает соответствие норме параметров числового кода на выходе локомотивного усилителя 12 и контролирует функционирование локомотивного дешифратора 13. При тяге переменного тока дополнительно контролируются параметры сигнала на выходе локомотивного фильтра 23.
Контроль функционирования работы локомотивного усилителя 12 заключается в оценке длительности искажений (разницы между длительностью поданных импульса или паузы и длительности импульса или паузы на выходе усилителя - К6). Если величина отклонения больше 50 мс, то параметры локомотивного усилителя 12 не соответствуют норме и требуется его регулировка в контрольно-ремонтном пункте.
Контроль функционирования локомотивного дешифратора 13 осуществляется следующим образом: производится оценка времени переключения огней локомотивного светофора при смене типа подаваемой кодовой комбинации (разница между моментами времени подачи нового типа кодовой комбинации с выхода локомотивного усилителя 12 и выключением огней локомотивного светофора - сигналы 5-9 низкого уровня), что позволяет оценить контур дешифрации по параметры замедления реле соответствия CP локомотивного дешифратора 13 норме (5,0-6,0 с).
Если время переключения огней локомотивного светофора не соответствует норме, то локомотивной дешифратор 13 также подлежит регулировке в условия контрольно-ремонтного пункта.
Также устройство позволяет произвести оценку асимметрии локомотивных катушек. Для этого блок коммутации 7 передает от блока формирования тестовых сигналов 3 последовательно сначала в первый индуктор 8, а затем во второй индуктор 9 смодулированный ток заданной величины и частоты. Блок контроля и анализа 15 через первый блок подключения 14 осуществляет фиксацию двух соответствующих величин напряжений аналоговых сигналов на выходе первой и второй приемных катушек 10 и 11. Коэффициент асимметрии определяется в процентном соотношении как отношении разности полученных величин к их сумме. Данный параметр также передается на вход блока формирования отчета 4.
Также, возможным представляется осуществлять оценку асимметрии локомотивных приемных катушек путем измерения напряжения, наводимого в первой и второй приемных катушках 10 и 11, при последовательном или параллельном включении первого и второго индукторов 8 и 9 при одинаковой величине тока в них и его частоте. При этом, при последовательном включении измеряется сумма, а при параллельном включении - разность наводимых ЭДС. В данном случае коэффициент асимметрии принимают равным отношению измеренной величины, сделанной при параллельном включении первого и второго индукторов 8 и 9 к аналогичному параметру при их последовательном включении. Вторая реализация не позволяет указать приемную катушку, ЭДС в которой менее номинального допускаемого значения при заданной высоте ее подвеса.
Определение чувствительности бортовой аппаратуры АЛСН 6 осуществляется в автоматическом режиме. При этом формирователь тестовых сигналов 3 подает в первый и второй индукторы 8 и 9 ток переменной величины от 0 до 3 А с шагом 0,1 А и частотой, соответствующей заданной оператором с блока ввода данных 1 информации о роде тяги.
Блок контроля и анализа 15 фиксирует момент, когда локомотивная аппаратура начинает формировать сигнал локомотивного светофора и передает ее в блок формирования отчета 4, который фиксирует величину тока в индукторах.
Блок формирования отчета 4 представляет полученную информацию в удобной для восприятия оператором форме на блоке индикации 17 и удобной для последующей обработки форме для блока памяти 5. Блок памяти 5 представляет собой съемный носитель, позволяющий в дальнейшем анализировать сохраненный массив данных.
Для обеспечения удаленной работы устройства организуется беспроводной канал связи 18, состоящий из первого и второго приемопередатчиков 19 и 21 и линии связи 20 и соединенный с АРМ оператора 22. Оператор посредством АРМ оператора 22 может передавать команды на блок управления 2 через беспроводной канал связи 18. В свою очередь, результаты проверки от блока формирования отчета 4 по беспроводному каналу связи 18 передаются в режиме реального времени к АРМ оператора 22.
Наличие отличительных признаков в заявляемом изобретении позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».
Критерий «промышленная применимость» заявляемого устройства подтверждается его потенциальной эффективностью по сравнению с прототипом. Устройство позволяет расширить возможности технической диагностики локомотивной релейной аппаратуры АЛСН, позволяя указывать на блок (усилитель или дешифратор), параметры которого не соответствуют норме.
Предлагаемое устройство может использоваться для диагностики бортовой аппаратуры АЛСН на всех типах локомотивов.