СИСТЕМА ПОЖАРНО-ОХРАННОЙ ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
FIRE ALARM WARNING SYSTEM FOR RAILWAY ELECTRIC TRAINS

Изобретение относится к системам безопасности на железнодорожном транспорте.
Наиболее близкими аналогами являются системы (http://grin59.fotum2x2.ru/t5955-topic, _e.html 03.12.2010), в которых при монтаже этих систем на электропоезде, включающем в свой состав до 12 вагонов, имеющих заводские номера, в память приемно-контрольных пультов, установленных в головных вагонах, и в памяти вагонных контроллеров заносятся заводские номера вагонов этого состава. При эксплуатации приемно-контрольные пульты по двухпроводной линии опрашивают вагонные контроллеры по их номерам с целью получения информации о пожаро-охранном состоянии вагонов, на которых размещены датчики-извещатели.
При неконтролируемой системой перецепке вагонов нередко в составе поезда оказываются несколько вагонов с одинаковыми номерами или с номерами, не занесенными в память ПКУ, и имеющие вагонные контроллеры от разных модификаций поездов и разных производителей, в результате приемно-контрольный пульт не может отличить, в каком вагоне из двух с одинаковыми номерами произошло то или иное событие, например загорание или несанкционированное проникновение. Ситуация усугубляется при возможном увеличении количества таких «двойников» в составе поезда. Система в этом случае не обеспечивает определения адреса по составу поезда возникшей неисправности, например обрыве или коротком замыкании линии связи, соединяющей вагонные контроллеры с приемно-контрольными пультами, система выходит из работоспособного состояния, а поиск адреса неисправности затруднителен и требует большего времени и трудозатрат, кроме того, эти системы имеют низкую помехозащищенность от воздействия электромагнитных излучений электротехнических механизмов поезда, так как вагонные контроллеры находятся постоянно во включенном состоянии в режимах готовности приема поисковых сигналов от приемно-контрольных пультов.
Недостатком прототипа является то, что он не обладает достаточной устойчивостью и живучестью, обеспечивающими работоспособное состояние при эксплуатации в реальных условиях.
Задачей изобретения является создание системы пожаро-охранной предупредительной сигнализации для железнодорожного поезда, обеспечивающей повышение устойчивости и надежности сохранения работоспособного состояния ее при реальных условиях функционирования, и при различного рода перецепах вагонов состава и при воздействии внешних электромагнитных помех от электромеханизмов электропоезда, а также для автоматического определения адреса повреждения линии связи ПКУ с вагонными контроллерами и снижения тем самым трудозатрат на устранение неисправностей линии связи.
Технический результат - повышение надежности и живучести, а также помехозащищенности пожаро-охранной предупредительной сигнализации с одновременным снижением трудозатрат на устранение неисправностей линии связи.
Поставленная задача достигается за счет того, что в системе пожаро-охранной предупредительной сигнализации железнодорожного поезда, содержащей соединенные с источниками питания симметричные и работающие поочередно в зависимости от направления движения пульты контроля и управления (ПКУ), установленные в первом и втором головных вагонах поезда, обеспечивающие опрос вагонных контроллеров, управление ими и звуковую и световую сигнализацию в случае возникновения события, соединенные двухпроводной линией связи с установленными в каждом вагоне контроллерами, причем каждый контроллер соединен с датчиками, контролирующими пожаро-охранное состояние вагона, каждый ПКУ содержит генератор шаговых импульсов, а генератор шаговых импульсов первого по направлению движения ПКУ посылает по линии связи первый импульс на вагонный контроллер первого вагона, который заносится в память пульта с обозначением на табло ПКУ, при этом все остальные вагонные контроллеры отключены от линии связи, а после передачи информации от контроллера первого вагона на первый ПКУ этот контроллер автоматически отключается от линии связи, включая при этом контакт цепи подключения к линии связи контроллера второго вагона, первый ПКУ включает генератор шаговых импульсов, который посылает второй импульс и заносит в свою память с обозначением на табло ПКУ, и далее аналогично пошагово поочередно включаются все вагонные контроллеры до конца состава, кодированный сигнал контроллера, расположенного во втором головном вагоне, включает второй цикл пошагового опроса первым ПКУ, а при изменении направления движения включается второй ПКУ, расположенный во втором головном вагоне, и работающий аналогично.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена блок-схема устройства,
на фиг.2- схема пульта ПКУ,
на фиг.3- схема вагонного контроллера.
Обозначения на чертежах:
1 - 1n - пульты контроля и управления (ПКУ), обеспечивающие пошаговое включение вагонных контроллеров и прием от них кодированной информации о пожаро-охранном состоянии вагонов;
2 - 2n - вагонные контроллеры, обеспечивающие контроль работы датчиков-извещателей, установленных на вагонах;
3 - 3n - датчики-извещатели, контролирующие пожаро-охранное состояние вагонов (дымовые, тепловые, открытого пламени, перемещения и т.д.);
4 - источник электропитания вагонных контроллеров и датчиков 2;
5 - 5 - источники питания ПКУ;
6 - 6 - устройства сопряжения со служебной радиостанцией, передающей на дежурный пункт Депо информацию по радиоканалу;
7 - модуль генератора шаговых импульсов выполнен на микропроцессоре, формирующем импульсы по заданной программе;
8 - модуль обработки и хранения информации - выполнен на микропроцессоре, работающем по заданной программе;
9 - модуль световой сигнализации, представляет собой светодиодные индикаторы и драйверы управления, управляемый микропроцессором, работающим по заданной программе;
10 - модуль передачи токовых импульсов на вагонный контроллер и приема кодированных сигналов от вагонного контроллера, представляет собой дифференцирующую цепочку с оптронной развязкой для приема информации и транзистор с защитой от перегрузки для передачи информации, связанные с микропроцессором, работающим по заданной программе;
11 - клавиатура ПКУ, которая представляет собой 6 функциональных клавиш с передачей информации на микропроцессор, работающий по заданной программе;
12 - модуль управления шаговым генератором, выполненный на микропроцессоре, работающем по заданной программе;
13 - модуль речевого оповещения, выполненный на электродинамическом громкоговорителе и усилителе класса D;
14 - устройство сопряжения ПКУ 1 со служебной радиостанцией;
15 - модуль приема импульсов от ПКУ 1, представляющий собой измеритель напряжения в линии связи с оптронной развязкой, подключенной к входу микропроцессора, работающего по заданной программе;
16 - модуль контроля функционирования датчиков-извещателей, установленных на вагоне, который представляет собой измеритель и ограничитель тока, дифференцирующую оптронную схему приема информации от адресных меток и передачи ее на микропроцессор, работающий по заданной программе;
17 - модуль передачи информации на ПКУ 1 пожаро-охранного состояния вагона, собранный на транзисторе с ограничением по току и управляемый микропроцессором, работающим по заданной программе;
18 - модуль самоотключения от линии связи с ПКУ и включения контроллера второго вагона, выполненный на двух встречно включенных полевых транзисторах, управляемых микропроцессором, работающим по заданной программе.
Система включает в свой состав: два одинаковых пульта контроля и управления 1 (ПКУ), установленные в двух головных вагонах, вагонные контроллеры 2, размещаемые в каждом вагоне поезда, датчики-извещатели 3 в каждом вагоне, контролирующие пожаро-охранное состояние вагонов.
Датчики-извещатели 3 каждого вагона соединены со своими вагонными контроллерами 2, которые подключают по заданной программе по двухпроводной линии связи к ПКУ 1. ПКУ 1 содержит модуль шагового импульсного генератора 6, модуль обработки и хранения информации 8, модуль передачи токовых импульсов на вагонный контроллер и приема кодированных сигналов 10 от вагонных контроллеров 2, контролирующих пожаро-охранное состояние в вагонах, модуль управления шаговым импульсным генератором 12, модуль звуко-световой сигнализации с речевым сопровождением о поступающих от вагонных контроллеров кодированных сигналах 9, устройство сопряжения со служебной радиостанцией 14. Вагонный контроллер 2 содержит модуль 15 приема импульсов, поступающих от ПКУ 1, модуль 16 контроля работы датчиков-извещателей 3, контролирующих пожаро-охранное состояние вагона, модуль 17 передачи по линии связи на ПКУ 1 кодированных сигналов о пожаро-охранном состоянии вагона, модуль 18 самоотключения (автоматического отключения) контроллера первого вагона и автоматического подключения к линии связи контроллера второго вагона после передачи данных на ПКУ.
В стартовом состоянии системы контроллер 2 первого от головного вагона имеет прямую связь по двухпроводной линии с ПКУ 1.
Система работает следующим образом: при подаче бортового электропитания модуль шагового генератора ПКУ 1 в зависимости от направления движения поезда подает по линии связи первый импульс на вагонный контроллер 2 первого вагона, который заносится в память пульта, например, как «1» с обозначением на табло ПКУ 1, например, как «вагон №1», при этом все остальные вагонные контроллеры 2 отключены от линии связи, а после передачи информации от контроллера 2 первого вагона на первый ПКУ 1, этот контроллер 2 автоматически отключается от линии связи, включая при этом контакт цепи подключения к линии связи контроллера 2 второго вагона, а первый ПКУ 1 включает генератор шаговых импульсов 7, который посылает второй импульс и заносит в свою память, например, «2» с обозначением на табло ПКУ 1 как, например, «вагон №2», и далее аналогично пошагово поочередно включаются все вагонные контроллеры до конца состава, кодированный сигнал контроллера 2, расположенного во втором головном вагоне, включает второй цикл пошагового опроса первым ПКУ 1, при изменении направления движения включается второй ПКУ 1, расположенный во втором головном вагоне, работающий аналогично.
Система пожаро-охранной предупредительной сигнализации для электропоездов отличается от аналогов тем, что для повышения устойчивости и живучести сохранения работоспособного состояния ее при реальных условиях функционирования, при различного рода перецепах вагонов и при воздействии внешних электромагнитных помех от электромеханизмов электропоезда, а также для автоматического определения адреса повреждения линии связи ПКУ с вагонными контроллерами и снижения тем самым трудозатрат на устранение неисправностей линии связи, применены принципиально новые технические решения построения системы и другой принцип ее функционирования, обеспечивающие абсолютную независимость системы от любых видов перецепов вагонов в разное время с разными и одинаковыми номерами за счет того, что определение номера вагона, в котором произошло загорание или несанкционированное проникновение (например, «при отстоях» поезда), определяется не по их номерам, а по топологическому месту его расположения в составе поезда путем пошагового последовательного опроса вагонных контроллеров 2 со стороны ПКУ 1, посылающего импульсы включения вагонных контроллеров 2, начиная с первого контроллера первого вагона, отмечая при этом на своем табло номер вагона «1» и до последнего вагона состава с нарастанием номеров вагонов на табло, получая от каждого информацию о пожаро-охранном состоянии вагонов, а также за счет того, что все вагонные контроллеры 2 при функционировании системы отключены от линии связи и не могут передавать на ПКУ 1 ложную информацию от электромагнитных помех, за исключением одного, на который пришел импульс от ПКУ 1 и который передает в данный момент времени на ПКУ 1 информацию с последующим автоматическим самоотключением от линии связи и включением к линии связи контроллера следующего вагона.
При этом система работает в автоматическом режиме, повторяя циклы опроса вагонов состава по кольцевому принципу. При отказе одного вагонного контроллера предыдущий контроллер выдает информацию на ПКУ об отказе предстоящего контроллера предстоящего вагона, неспособного передавать информацию с указанием его номера, отказавший контроллер автоматически исключается из работы и автоматически шунтируется по линии связи для включения последующего контроллера последующего вагона.
Поскольку все вагонные контроллеры состава, кроме одного, находятся в отключенном от линии связи состоянии, то неисправность линии связи, обрыв линии или короткое замыкание, препятствует прохождению импульса со стороны ПКУ на какой-то вагонный контроллер, адрес которого становится известным по информации предыдущего контроллера предыдущего вагона с точностью до одного вагона. Тревожная информация от ПКУ 1 через устройство 14 сопряжения со служебной радиостанцией передается по радиоканалу на дежурный пункт Депо железной дороги по месту прописки поезда.
В отличие от существующих аналогов при установке системы на электропоезде никаких настроек и регулировок не требуется, не требуется никакого вмешательства обслуживающего персонала ни при установке системы на электропоезде, ни при эксплуатации. Система запускается в автоматический режим функционирования сразу же при подаче бортового электропитания и работает в таком режиме то в одном направлении движения поезда, то в обратном направлении движения. При этом локомотивная бригада электропоезда никак не обременена каким-либо вмешательством, как только включением или отключением бортового электропитания.