БЛОК ЭЛЕКТРОНИКИ ЛОКОМОТИВНЫЙ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована для локомотивов с целью повышения безопасности и регулирования движения на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных путевыми устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН).
В качестве аналога заявляемой полезной модели, по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям, выбран блок электроники локомотивный БЭЛ-У (производства АО «Ижевский радиозавод», руководство по эксплуатации на блок БЭЛ-У, представлено на официальном сайте www.irz.ru). БЭЛ-У входит в состав комплексного локомотивного устройства безопасности (КЛУБ-У) и предназначен для установки и работы на локомотиве в условиях вибрации, наличия пыли, электромагнитных полей и теплоизлучающих источников.
БЭЛ-У осуществляет прием сигналов по каналу АЛСН от приемных катушек, с антенны спутниковой навигационной системы, от датчиков пути и скорости, цепей локомотива; обработку принимаемой информации и выдачу ее на блок индикации БИЛ-У для индикации и регистрации в съемной кассете регистрации; а также осуществляет управление электропневмоклапаном. Основными узлами блока БЭЛ-У являются: блок внешних соединений (БВС-У), модуль коммутации и подключения (КП), два усилителя клапанов, два модуля центрального обработчика (МЦО) и две схемы безопасности (СБ), спутниковая навигационная система (СНС), электронная карта (ЭК), модуль радиоканала (РК), измеритель параметров движения и модуль приемников сигналов АЛСН. Все узлы блока выполнены в виде ячеек на печатных платах с радиоэлементами, которые подключены к объединительной плате и установлены в корпусе. Несущей конструкцией блока является корпус. Все узлы корпуса выполнены из сплавов алюминия и стали методом литья и штампования. Внутри корпуса расположен каркас, который крепится к корпусу винтами через изоляционные стойки. Спереди в каркасе имеется кассета, на заднем шасси которой расположена объединительная плата. Ячейки устанавливают по направляющим кассеты вдоль корпуса и фиксируются в каркасе невыпадающими винтами с шайбами-гровер. Снизу корпуса имеется окно, через которое осуществляется электрическое соединение блока БВС-У с объединительной платой. Спереди и сзади корпуса имеются окна, которые обеспечивают доступ к объединительной плате и ячейкам. Электрические соединения БЭЛ-У с другими устройствами системы КЛУБ-У осуществляются через соединители блока БВС-У. Блок БЭЛ-У осуществляет прием, обработку и передачу информационных сообщений по линии CAN-интерфейса к другим устройствам из состава КЛУБ-У. Все ячейки блока состоят из печатной платы и лицевой панели. Электрическое соединение ячеек с объединительной платой осуществляется через соединители. Электромонтаж изделия объемный и печатный и заканчивается соединителями, обеспечивающими общий электрический монтаж.
Основными недостатками данного устройства являются то, что большинство электрических связей от локомотива транзитом или частично обрабатываясь, проходят через периферийные устройства, при этом усложняя монтаж блока БЭЛ и аппаратуры системы КЛУБ-У, что ведет к снижению надежности, блок имеет сложную конструкцию корпуса с большим количеством деталей и с большим объемом проводного монтажа, вследствие чего недостаточно технологично в изготовлении.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой полезной модели, выражается в расширении функциональных возможностей заключающихся в приеме и обработке сигналов от исполнительных устройств подвижного состава напрямую без прохождения через периферийные устройства, при этом исключение объемного проводного монтажа ведет к упрощению конструкции и повышению надежности работы БЭЛа при приеме и передаче информации.
Технический результат достигается тем, что блок электроники локомотивный (БЭЛ), содержащий подключенные к общей шине: модуль внешних связей; два модуля центрального обработчика с двумя схемами безопасности; два усилителя сигнала электропневматического клапана; модуль приемника сигналов АЛСН; модуль измерителя параметров движения; модуль спутниковой навигационной системы (СНС) подключенный к спутниковой антенне; модуль радиоканала (РК); модуль электронной карты (ЭК); и модуль коммутации и подключения (КП), которые выполнены в виде устанавливаемых в направляющие функциональных ячеек на печатных платах с радиоэлементами, подключены к объединительной плате, выполняющей функции общей шины данных, и установлены в коробчатый корпус. В БЭЛ дополнительно введены: устройство формирования и регистрации сигналов (УФИР), обеспечивающее прием аналоговых сигналов от датчиков давления тормозной системы локомотива и дискретных цифровых сигналов от исполнительных устройств локомотива; блок реле, предназначенный для формирования сигналов переключения электропневмоклапана и сигналов на разбор тяги соответствующей информации, поступающей по CAN-интерфейсу через УФИР; при этом УФИР и блок реле выполнены в виде функциональных ячеек, подключаемых к объединительной плате, корпус снабжен ребрами жесткости, которые с внутренней стороны выполняют роль направляющих для функциональных ячеек. При этом модули СНС, РК и ЭК объединены в модуль маршрута (ММ) и выполнены на одной функциональной ячейке. Объединительная плата подключена к первому и второму, модулям внешних связей, содержащих, соединенные между собой и закрытые экраном первую плату фильтров и первую плату соединителей, и соединенные между собой и закрытые экраном вторую плату фильтров и вторую плату соединителей. На лицевую панель, закрывающую торец корпуса, выведены разъемы с первой и второй печатных плат первого и второго блоков соединителей, другой торец корпуса закрыт задней крышкой, на которую выведен разъем для связи со спутниковой антенной, расположенный на функциональной ячейке ММ.
Объединительная плата выполнена из двух частей, соединенных электрически посредством жгута и соединителей.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - структурная схема блока БЭЛ;
Фиг. 2 - чертеж БЭЛа, вид спереди и вид сверху разрез.
На фиг. 1 представлена структурная схема блока БЭЛ, содержащая, подключенные к общей шине 1: первый и второй модули центрального обработчика со схемами безопасности 2 и 3 (МЦО-СБ), выполняющие всю логическую обработку информации, поступающую в БЭЛ от исполняющих устройств локомотива, и вырабатывающих все выходные воздействия на них и состоит из двух каналов обработки информации (канал А и канал В) и безопасной схемы контроля, которые управляют первым и вторым усилителями сигнала электропневматических клапанов 4 и 5 (УК); модуль приемника сигналов АЛСН 6 (МП-АЛСН), выполняющий функции приема сигналов АЛСН, их фильтрацию, декодирование кодовых комбинаций, на основании которых принимается решение о скорости движения; модуль измерителя параметров движения 7 (ИПД) предназначенный для обработки данных, полученных от датчиков пути и скорости, и вычисления по предварительным данным результирующего значения скорости и пройденного пути; модуль маршрута 8 (ММ), представляющий собой спутниковую навигационную систему, содержит модуль радиоканала, навигационный приемник и предназначен для приема и обработки сигналов от спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС с привязкой к электронной карте и подключен к спутниковой антенне 9; модуль коммутации и подключения 10 (КП) предназначен для осуществления гальванической развязки между исполняющими устройствами локомотива и общей шиной данных 1 и для обеспечения питанием модулей ЦО-СБ и ИПД; устройство формирования и регистрации сигналов 11 (УФИР) предназначено для приема аналоговых сигналов от датчиков давления тормозной системы локомотива и дискретных цифровых сигналов от исполнительных устройств; и блок реле 12 предназначенный для формирования сигналов переключения электропневмоклапана и сигналов на разбор тяги по информации, поступающей по CAN-интерфейсу через УФИР. К общей шине подключены первый и второй модули внешних связей (МВС), состоящие из первого и второго блоков фильтров 13 и 14, к которым подключены первый и второй блоки соединителей 15 и 16, к которым подключают: радиомодем, датчик скорости, электропневматические клапаны, приемные катушки, датчики давления, исполнительные устройства локомотива и межблочная шина CAN. Общая шина 1 объединяет все модули и устройства БЭЛа в единую информационную систему и осуществляет передачу питания от модуля КП 10 к остальным модулям блока и устройствам КЛУБа.
Модули и устройства БЭЛа выполнены в виде функциональных ячеек 17 на печатных платах с радиоэлементами (см. фиг. 2), которые устанавливаются в коробчатый корпус 18 с ребрами жесткости 19 на верхней и нижней поверхностях, которые с внутренней стороны выполняют роль направляющих для функциональных ячеек 17. На одном торце функциональных ячеек 17 расположены соединители 20 прямоугольной формы, которые подключают к соединителям 21, расположенным на первой и второй объединительных платах 22 и 23, устанавливаемых поперек корпуса 18 и выполняющих функции общей шины данных 1. Между объединительными платами 22 и 23 проложен жгут с соединителями 24, а сами платы 22 и 23 прикреплены внутри коробчатого корпуса 18 винтами к сухарям 25. С противоположной стороны первой и второй объединительных плат 22 и 23 установлены стыковочные разъемы 26 и 27, соответственно, к которым подключают первый и второй МВС. Первый МВС содержит печатную плату 28 первого блока фильтров 13 и печатную плату 29 первого блока соединителей 15, которые соединены электрически между собой и поставлены на стойки 30, которые крепят к внутренней стороне лицевой панели 31. Для надежного экранирования от электромагнитных излучений печатные платы 28 и 29 помещены в коробчатый экран 32, который крепят к внутренней стороне лицевой панели 31. На коробчатом экране 32 имеется окно 33 под стыковочный разъем 26 для соединения с первой объединительной платой 22. На лицевую панель 31 выводят соединители 34, расположенные на печатной плате 29.
Второй МВС аналогичен первому и состоит из печатной платы 35 второго блока фильтров 14 и печатной платы 36 второго блока соединителей 16, которые соединены между собой электрически и поставлены на стойки 37, которые крепят к внутренней стороне лицевой панели 31. Для надежного экранирования от электромагнитных излучений печатные платы 35 и 36 помещены в коробчатый экран 38, который крепят к внутренней стороне лицевой панели 31. На коробчатом экране 38 имеется окно 39 под стыковочный разъем 27 для соединения со второй объединительной платой 23. На лицевую панель 31 выводят соединители 40, расположенные на печатной плате 36. Торец корпуса 18 закрывают лицевой панелью 31 и крепят к нему винтами. С противоположной стороны корпус 18 закрывают задней крышкой 41. ММ 8, выполнен в виде функциональной ячейки 42 и подключен ко второй объединительной плате 23.
Для соединения со спутниковой антенной 9 на функциональной ячейке 42 установлен разъем 43, который выводится на заднюю крышку 41 и фиксируется на ней. Крепление БЭЛа по месту эксплуатации осуществляется через кронштейны 44, расположенные на боковых поверхностях корпуса 18.
Коробчатые экраны 32 и 38 выполнены из металла, что обеспечивает надежный электрический контакт с корпусом 18, при этом улучшаются свойства электромагнитной совместимости (ЭМС).
Соединение всех деталей осуществляется винтами.
В рассматриваемом случае корпус 18 представляет собой прямоугольную цельную трубу, он также может быть изготовлен любым известным способом (например, сборным из отдельных деталей).
Данное решение позволяет расширить функциональные возможности блока за счет введения в него дополнительного устройства и новых функций, и при этом существенно снизить трудоемкость изготовления блока. При этой компоновке обеспечивается плотное и рациональное расположение элементов блока за счет использования печатного монтажа, а также ведет к повышению надежности работы БЭЛа при приеме и передаче информации.
Таким образом, несмотря на то, что БЭЛ показан и описан со ссылкой на его конкретный вариант осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема технического решения, определенных прилагаемой формулой полезной модели.