Блок базового контроля устройства заграждения железнодорожного переезда

Заявляемое устройство относится к средствам обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте, в частности, к техническим средствам повышения безопасности движения на железнодорожном переезде и может быть использовано в составе устройств заграждения переезда, устанавливаемых на регулируемых железнодорожных переездах, оборудованных автоматической переездной сигнализацией со шлагбаумами.
Известно устройство блока базового контроля, входящее в систему контроля свободности зон поднимающихся крышек заградительных устройств, которая в свою очередь входит в состав устройства заграждения железнодорожного переезда (патент РФ №2066649, МПК 6 B61L 29/00, B61L 29/02, опубл. 20.09.1996 г.) - аналог.
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы устройства.
Известно устройство блока базового контроля устройства заграждения железнодорожного переезда, содержащее размещенные в корпусе с созданием единой электрической цепи печатные проводники и элементы, образующие зону источника питания (ИП), зону задающего генератора импульсов (ЗГИ) и зону регулировочных элементов (РЭ), входящее в систему контроля свободности (СКС) зон поднимающихся крышек заградительных устройств, которая является составной частью устройства заграждения железнодорожного переезда (УЗП) Руководство по эксплуатации 9109РЭ/ГУП Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - Екатеринбург: Уральское отделение ВНИИЖТ, 2001. стр. 3-8), прототип.
Недостатком прототипа является низкая надежность работы блока базового контроля, вызванная в частности некорректным составом и расположением печатных проводников и элементов, что приводит к ухудшению термостабильности источника питания, и как следствие, к снижению помехозащищенности и стабильности работы локаторов присутствия транспортных средств (ДТР).
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности работы устройства блока базового контроля устройства заграждения железнодорожного переезда.
Указанный технический результат достигается тем, что блок базового контроля устройства заграждения железнодорожного переезда содержит размещенные в корпусе с созданием единой электрической цепи печатные проводники и элементы, образующие зону источника питания, зону задающего генератора импульсов и зону регулировочных элементов, причем все печатные проводники и элементы расположены на одной плате, зона источника питания снабжена задающим токовым ключом, в зоне задающих генераторов расположен задающий керамический конденсатор группы NPO, а зона регулировочных элементов снабжена регулировочными резисторами с линейной температурной зависимостью.
Заявляемое устройство конкретизировано фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлено изображение печатной платы заявляемого устройства блока базового контроля (ББК) с выделением зон - источника питания, задающих генераторов импульсов и регулировочных элементов, а на фиг. 2 - схематичное изображение корпуса блока базового контроля 1 с основанием 2 и, размещенной в нем печатной платой 3, закрепленной на кронштейне 4.
На фиг. 1 изображены:
- область источника питания - 5,
- область задающих генераторов импульсов - 6,
- область расположения регулировочных элементов - 7,
- диодный мост - 8 (D),
- сглаживающий пульсации конденсатор - 9 (С),
- фильтрующий высокие гармоники конденсатор - 10 (С),
- токовый ключ - 11 (Q),
- источник опорного напряжения для токового ключа - 12 (U),
- (R) в схеме источника опорного напряжения - 13,
- (R) в схеме источника опорного напряжения - 14,
- (R) в схеме источника опорного напряжения - 15,
- (R) в схеме источника опорного напряжения - 16,
- (С) в схеме источника опорного напряжения - 17,
- шестеричный инвертирующий буфер - 18,
- (R) в схеме задающего генератора -1 9,
- (R) в схеме задающего генератора - 20,
- задающий элемент С - 21,
- регулировочный элемент VR1 - 22,
- регулировочный элемент VR2 - 23,
- (R) в схеме формирователя длительности импульсов зондирования - 24,
- (R) в схеме формирователя длительности импульсов зондирования - 25,
- (С) в схеме формирователя длительности импульсов зондирования - 26,
- (R) в схеме задающего генератора - 27.
На фиг. 2 представлены:
- крышка корпуса блока - 1,
- основание корпуса со штепсельным разъемом блока - 2,
- печатная плата блока базового контроля - 3,
- кронштейн для крепления печатной платы блока базового контроля - 4.
Блок базового контроля применяется в системе контроля свободности зон крышек заградительного устройства, анализирует показания локаторов на присутствие транспортных средств в контролируемых зонах и обеспечивает обнаружение фактов несанкционированного въезда транспортных средств на переезды.
От блока ББК напряжением 40 (+2…-4) В постоянного тока осуществляется питание локаторов СКС и цепей их обогрева. Запуск локаторов производится импульсами, генерируемыми формирователем и усиленными усилителем мощности блока базового контроля, длительность которых определяет радиальный размер зоны контроля. Для установки необходимого радиального размера зоны контроля в ББК предусмотрена соответствующая регулировка. Кроме того, для устранения влияния паразитных отраженных сигналов, от посторонних предметов находящихся вне переезда в ББК предусмотрена регулировка частоты запуска зондирующих импульсов. Информация о работе, а так же о появлении неисправности любого из локаторов, отображается на соответствующих индикаторных светодиодах, размещенных на плате блока базового контроля.
Размещенная в корпусе 1 печатная плата 3 содержит три зоны, элементы которых влияют на достижение заявленного технического результата - зону 5 источника питания, зону 6 задающих генераторов импульсов и зону 7 - расположения регулировочных элементов. Остальные элементы блока базового контроля, размещенные вне указанных зон, являются несущественными для целей достижения заявляемого технического результата, так как направлены на решение других задач, например: деления генерируемых задающим генератором частот; синхронизации импульсов задающего генератора с импульсами запуска зондирования; усиления мощности выходного сигнала; индикации работоспособности формирователя импульсов и характера его возможной неисправности.
На фиг.1 зона 5 источника питания содержит следующие элементы диодный мост 8 (D), сглаживающий пульсации конденсатор (С) 9, фильтрующий высокие гармоники конденсатор (С) 10, токовый ключ 11 (Q), схема опорного напряжения для токового ключа, собранная на элементах 12 (U), 13 (R), 14 (R), 15 (R), 16 (R), 17 (С). Источник питания прототипа не имеет токового ключа. В прототипе, в качестве стабилизирующей части источника питания реализована простейшая схема на стабилитроне и резисторе, обладающая худшими характеристиками по стабилизации, в отличии от заявляемого варианта схемной реализации.
Введение в заявляемом устройстве в зону 5 источника питания (ИП) - отсутствующего в прототипе, задающего токового ключа, позволило получить блок базового контроля с более стабильным напряжением на выходе ИП и с более широким температурным диапазоном работы, так как размещение задающего токового ключа в зоне ИП обеспечивает уменьшение влияния температуры на выходное напряжение ИП и приводит к улучшению термостабильности ИП устройства блока базового контроля.
пр
Температурный диапазон ИП прототипа ограничен -55…+100°С, кроме того, за счет непосредственного участия в процессе стабилизации напряжения ИП самого стабилитрона, где токи стабилизации, протекающие через него, сообщают тепловую мощность самому полупроводниковому кристаллу (прямая рассеиваемая мощность стабилитрона всего Р=0,15 Вт), дополнительно вносится нелинейность в температурную характеристику ИП прототипа. Реализация схемы токового ключа в заявляемом устройстве, за счет разделения прецизионного источника опорного напряжения (схема 12 (U) с температурным диапазоном -40…+125°С) и самого токового ключа 11 на транзисторе (Q) (с температурным диапазоном -55…+150°С и рассеиваемой мощностью до Р=1,5 Вт), позволяет минимизировать влияние температуры на элементы схемы стабилизации.
В качестве токового ключа могут быть использованы следующие транзисторы, например, ВСР56-10, ВСР56-16, ВСР56ТЗ, CZT3019, BDP951.
На фиг. 1 зона 6 задающих генераторов импульсов (ЗГИ) содержит два генератора импульсов, собранные на базе шестеричного инвертирующего буфера 18 (U) и элементов 19 (R), 20 (R), 21 (С) участвующих в схеме ЗГИ. Элементы, установленные в данной зоне, являются современными аналогами элементов зоны ЗГИ прототипа.
Для обеспечения заявленного технического результата, в заявляемом блоке базового контроля в зоне 6 установлен задающий элемент 21, из серии высоконадежных керамических конденсаторов, класс 1 (NPO). Использование конденсатора этой серии основано на параметре ТКЕ, который характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Конденсаторы изготавливаются с различными по ТКЕ типами диэлектриков, например, группы NPO, X7R, Z5U, Y5V и другие. Диэлектрик группы NPO (COG) обладает низкой диэлектрической проницаемостью, но хорошей температурной стабильностью (ТКЕ близок к нулю). Применение конденсатора данной группы в зоне 6 ЗГИ позволило значительно улучшить стабильность выходных импульсов генератора и, соответственно, надежность работы блока базового контроля.
На фиг. 1 область 7 расположения регулировочных элементов (ЭР) содержит высокоточные подстроечные резисторы 22 (VR1), 23 (VR2) и элементы 24 (R), 25 (R), 26 (С) и 27 (R), участвующие в схемах генераторов. Элементы, установленные в данной зоне, являются современными аналогами элементов зоны ЭР прототипа.
Для обеспечения заявленного технического результата, в зоне 7 ЭР размещены регулировочные элементы 22 (VR1) и 23 (VR2), серии высокоточных многооборотных подстроечных резисторов, имеющих линейную температурную зависимость и диапазон температур -60…+125°С, обеспечивающий надежную работу блока базового контроля. Кроме того, их применение позволило улучшить стабильность регулировки частоты генератора в широком диапазоне температур и, как следствие, повысить точность установки зоны контроля локаторов.
Применение совокупности существенных признаков - введение схемы токового ключа 11 (Q) в зону 5 и указанных элементов (21 (С), 22 (VR1) и 23 (VR2)) с улучшенными характеристиками по температуре, току и напряжению в зоны 6 и 7, позволило повысить надежность работы блока базового контроля, и как следствие, улучшить такие характеристики локаторов, как точность зоны контроля, надежность работы в заданном диапазоне температур, их помехозащищенность от воздействия промышленных помех и т.д.
Заявляемый блок базового контроля с совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле, обеспечивает следующие преимущества, по сравнению с прототипом:
1. Уменьшение влияния температуры на выходное напряжение ИП, что привело к улучшению термостабильности ИП ББК;
2. Уменьшение паразитных влияний на элементы ЗГИ ББК, что привело к улучшению стабильности работы блока базового контроля, в частности элементов ЗГИ, используемых в работе локаторов, и, как следствие, привело к повышению стабильности работы локаторов;
3. Повышение точности регулировки регулировочных элементов, что повысило стабильность частоты блока базового контроля, и, как следствие, улучшило стабильность работы и помехозащищенность локаторов.
Эти факторы позволили повысить надежность работы устройства ББК, вследствие чего повышается надежность работы устройства заграждения переезда (УЗП) в целом.