RU2432593C2

RU2432593C2 - Device for measuring and monitoring relay and electric interlocking unit parameters

Info

Publication number: RU2432593C2
Application number: RU2009135572/08A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Алексеев (RU); Виктор Михайлович Алексеев; Елена Юрьевна Шевцова (RU); Елена Юрьевна Шевцова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-10-27
Also published as: RU2009135572A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: proposed engineering solution which employs feedback enables to correct measurements during each measurement without recourse to calibrating all channels. A stable feedback channel based on elements with highly stable parameters is sufficient. The technical result is achieved owing to that the device has a feedback channel which is included in the circuit between computers through an interface which is connected to the digital-to-analogue converter of the feedback, at the output of which there is an amplifier which is connected to a multichannel switch.

EFFECT: high accuracy of measurements, reduced probability of type I or type II errors or reduced defects during monitoring, minimisation of false and undetected failures, simple procedure of calibrating a multichannel apparatus when each channel has its own characteristics determined by external and internal factors which carry significant errors of step-like nature.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, осуществляющим измерения и контроль параметров блоков электрической централизации и реле. Техническим результатом является повышение точности и, как следствие, достоверности контроля устройств автоматики. Это означает уменьшение вероятности ошибок первого и второго рода или, другими словами, уменьшение брака при контроле, сведение к минимуму ложных и необнаруженных отказов. Существенный результат от внедрения данного решения заключается в том, что упрощается процедура калибровки многоканальной аппаратуры измерения и контроля, когда каждый канал имеет собственные характеристики, определяемые влияющими внешними и внутренними факторами, которые вносят существенные погрешности и часто имеют скачкообразный характер изменения.The invention relates to devices for railway automation and telemechanics, which measure and control the parameters of electric centralization units and relays. The technical result is to increase the accuracy and, as a consequence, the reliability of the control of automation devices. This means reducing the likelihood of errors of the first and second kind, or, in other words, reducing the marriage during inspection, minimizing false and undetected failures. The significant result from the implementation of this solution is that the procedure for calibrating multichannel measurement and control equipment is simplified, when each channel has its own characteristics determined by influencing external and internal factors, which introduce significant errors and often have a spasmodic nature of the change.

В этой связи создание технических решений, позволяющих снизить влияние на точность помех, имеющих кратковременный характер воздействия, а также помех, имеющих длительный период изменения, является актуальным. Использование данного решения направлено на сокращение базы данных коэффициентов усиления измерительных каналов. В устройствах измерения и контроля с многоканальной коммутацией одним из приоритетных вопросов является обеспечение точности измерения по всем каналам. Калибровка каналов в системе носит периодический характер и не может гарантировать заданной точности измерительных каналов между проверками. Предлагаемое техническое решение с использованием обратной связи позволяет при каждом измерении проводить корректировку измерений, не прибегая к калибровке всех каналов. Достаточно иметь канал обратной связи, который реализуется на элементах с высокостабильными параметрами.In this regard, the creation of technical solutions to reduce the impact on the accuracy of interference having a short-term nature of the impact, as well as interference having a long period of change, is relevant. The use of this solution is aimed at reducing the database of gain of the measuring channels. In measurement and control devices with multi-channel switching, one of the priority issues is to ensure the accuracy of measurements on all channels. Calibration of channels in the system is periodic and cannot guarantee the specified accuracy of the measuring channels between checks. The proposed technical solution using feedback allows for each measurement to adjust the measurements without resorting to calibration of all channels. It is enough to have a feedback channel, which is implemented on elements with highly stable parameters.

Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит канал обратной связи, который вводится в схему между ЭВМ через интерфейс, подключенный к ЦДЛ обратной связи, на выходе которого ставится усилитель, подключаемый к многоканальному коммутатору.The technical result is achieved due to the fact that the device contains a feedback channel, which is introduced into the circuit between the computers through an interface connected to a feedback CDL, the output of which is an amplifier connected to a multi-channel switch.

Известно устройство [Дмитренко И.Е. и др. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1986, с.103-105] для контроля исправности блоков электрической централизации и реле, в котором контроль исправности блоков и реле проводится вручную путем подачи через соответствующие ключи сигналов по цепям блока с визуальной оценкой проверяемого параметра. Устройство содержит блок управления с ручной коммутацией подачи сигнала на отдельные цепи блоков и реле, индикаторы в виде последовательно включенных индикаторных цепей, измерительные аналоговые приборы для измерения электрических и временных параметров, а также программу испытаний в виде последовательности действий оператора для получения параметров измерения. Недостатком его являются большие затраты на проведение проверок и частые пропуски неисправностей, что сказывается на производительности труда, и появление ошибок первого и второго рода.A device is known [Dmitrenko I.E. et al. Measurements and diagnostics in railway automation, telemechanics and communication systems. - M .: Transport, 1986, pp. 103-105] for monitoring the health of electrical centralization units and relays, in which the health monitoring of units and relays is carried out manually by supplying signals through the appropriate circuit keys along the unit circuits with a visual assessment of the parameter being checked. The device includes a control unit with manual switching of the signal to separate circuits of blocks and relays, indicators in the form of series-connected indicator circuits, analog measuring instruments for measuring electrical and time parameters, as well as a test program in the form of an operator sequence for obtaining measurement parameters. Its disadvantage is the high cost of inspections and frequent omissions of malfunctions, which affects labor productivity, and the appearance of errors of the first and second kind.

Известно устройство [авторское свидетельство №2145734 «Устройство автоматического контроля исправности блоков электрической централизации (ЭЦ)»], в котором контроль параметров проводится автоматически с последующим сравнением результатов измеренных текущих параметров с номинальными значениями. Недостатком такого устройства является значительная величина погрешностей, которая возникает в результате воздействия различных дестабилизирующих факторов, что снижает достоверность контроля и может привести к пропуску необнаруженного отказа.A device is known [copyright certificate No. 2145734 “Device for automatically monitoring the health of electrical centralization (EC) units”], in which the parameters are monitored automatically, followed by a comparison of the results of the measured current parameters with nominal values. The disadvantage of this device is the significant amount of errors that occurs as a result of exposure to various destabilizing factors, which reduces the reliability of the control and can lead to the omission of an undetected failure.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение отмеченных недостатков и позволяет повысить достоверность контроля параметров реле и блоков электрической централизации, увеличить интервал калибровочных проверок, снизить тем самым затраты на эксплуатацию системы.The proposed technical solution is aimed at eliminating the noted drawbacks and allows to increase the reliability of monitoring the parameters of relays and electric centralization units, increase the interval of calibration checks, thereby reducing the cost of operating the system.

Это достигается за счет применения принципа измерения с обратной связью, основанного на использовании итерационных процедур измерения.This is achieved by applying the measurement principle with feedback based on the use of iterative measurement procedures.

Принцип работы устройства с обратной связью. Измеряемый сигнал поступает на многоканальный коммутатор, который в соответствии с программой подключают необходимые каналы для измерения параметров реле или блоков электрической централизации (ЭЦ). В схеме добавлена обратная связь, которая на чертеже представлена ЦАП ОС (14), усилителем обратной связи ОС (13), подключенным к многоканальном коммутатору (11). Схема работает следующим образом. Измеряемый сигнал от блока электрической централизации (ЭЦ) или реле (10) поступает на входы коммутатора (11), согласовывается на усилителе-согласователе (12) с диапазоном работы АЦП (3). Измеренное значение в цифровой форме запоминается в памяти ЭВМ (2) [X]. Далее это цифровое значение передается на вход ЦАП ОС (14), где происходит обратное преобразование в аналоговую величину {X}. Коэффициент усиления k ЦАП ОС выбирается равным единице {X}=k·[X]. Этот сигнал усиливается усилителем ОС (13) и подается на вход обратной связи многоканального коммутатора (11). Далее сигнал в аналоговой форме {X} поступает по тем же элементам измерительного тракта, что и ранее измеренный сигнал от реле или блока электрической централизации (ЭЦ) (11). Зная цифровой эквивалент первоначально измеренного сигнала [X], в результате измерений получаем измеренное значение, отличающееся от [X] на величину ошибки δ₁, возникающей из-за нестабильности элементов измерительного тракта [X±δ₁]. Далее происходит вычисление ошибки δ и скорректированный цифровой эквивалент вновь подается на обратную связь ЦАП ОС (14), усилитель ОС (13), многоканальный коммутатор (11), производится измерение и полученный результат сравнивается с первым значением цифрового эквивалента, записанного в ЭВМ. Вычисляется ошибка δ₂ и корректируется результат [X±δ₁±δ₂]. Данная процедура оканчивается при выполнении условия |δ|<ε, где ε - заранее заданная малая величина. Процесс сходится в зависимости от примененной модели итерационной процедуры. Результат представляется в виде [Х]=[Х₀]+[Σ(±δ_i)], где i - итерации, [Х₀] - первоначальное измеренное значение.The principle of operation of the device with feedback. The measured signal is fed to a multi-channel switch, which, in accordance with the program, connects the necessary channels for measuring the parameters of relays or electric centralization units (EC). Feedback is added to the circuit, which is shown in the drawing by the DAC of the OS (14), the feedback amplifier of the OS (13) connected to the multi-channel switch (11). The scheme works as follows. The measured signal from the electric centralization unit (EC) or relay (10) is supplied to the inputs of the switch (11), and is coordinated on the amplifier-coordinator (12) with the range of the ADC (3). The measured value is digitally stored in the computer memory (2) [X]. Further, this digital value is transmitted to the input of the OS DAC (14), where the inverse conversion to the analog value {X} takes place. The gain k of the DAC OS is selected to be equal to unity {X} = k · [X]. This signal is amplified by an OS amplifier (13) and fed to the feedback input of a multi-channel switch (11). Further, the signal in analog form {X} enters the same elements of the measuring path as the previously measured signal from the relay or electric centralization unit (EC) (11). Knowing the digital equivalent of the originally measured signal [X], as a result of the measurements we obtain a measured value that differs from [X] by the amount of error δ ₁ arising from the instability of the elements of the measuring path [X ± δ ₁ ]. Then, the error δ is calculated and the corrected digital equivalent is again fed back to the DAC OS feedback (14), OS amplifier (13), multi-channel switch (11), measurement is performed and the result is compared with the first value of the digital equivalent recorded in the computer. The error δ _{2 is} calculated and the result is corrected [X ± δ ₁ ± δ ₂ ]. This procedure ends when the condition | δ | <ε, where ε is a predefined small value. The process converges depending on the applied iterative procedure model. The result is presented in the form [X] = [X ₀ ] + [Σ (± δ _i )], where i are iterations, [X ₀ ] is the initial measured value.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства измерения и контроля параметров блоков электрической централизации (ЭЦ) и реле. Система состоит из измерительного тракта, тракта управления и обратной связи.The drawing shows a block diagram of the proposed device for measuring and monitoring the parameters of the blocks of electrical centralization (EC) and relay. The system consists of a measuring path, a control path and feedback.

Тракт управления объединяет цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (7), регистр схемы управления (6), аналоговый коммутатор (8), усилитель мощности (9), объект контроля (блоки электрической централизации и реле) (10).The control path combines a digital-to-analog converter (DAC) (7), a control circuit register (6), an analog switch (8), a power amplifier (9), a control object (electrical centralization units and relays) (10).

Тракт измерения объединяет регистр схемы измерения (4), дешифратор адреса (5), многоканальный коммутатор (11), усилитель-согласователь (12), аналого-цифровой преобразователь АЦП (3).The measurement path combines the register of the measurement circuit (4), the address decoder (5), the multi-channel switch (11), the amplifier-coordinator (12), the analog-to-digital converter of the ADC (3).

Обратная связь состоит из ЦАП обратной связи (14), усилителя обратной связи (13) и подключена на вход многоканального коммутатора (11).Feedback consists of a feedback DAC (14), a feedback amplifier (13) and is connected to the input of a multi-channel switch (11).

Тракт управления обеспечивает подачу соответствующих сигналов на входы блоков или реле (10), формирование напряжений и токов для измерения параметров, а также сигналов управления для измерения временных параметров. Задание различных уровней напряжения осуществляется цифроаналоговым преобразователем (7), сигнал с которого коммутируется аналоговым коммутатором (8) в соответствии с заданной технологической картой проверки. Усилитель мощности (9) согласует высокоомное выходное сопротивление аналогового коммутатора (8) с низкоомным входом блоков или реле (10).The control path provides the corresponding signals to the inputs of the blocks or relays (10), the formation of voltages and currents for measuring parameters, as well as control signals for measuring time parameters. Different voltage levels are set by a digital-to-analog converter (7), the signal from which is switched by an analog switch (8) in accordance with a given checklist. The power amplifier (9) matches the high-impedance output resistance of the analog switch (8) with the low-impedance input of the blocks or relays (10).

Тракт измерения обеспечивает преобразование измеряемых величин в цифровой эквивалент. Измерение различных параметров реле, электрических и механических, осуществляется путем выполнения операций, регламентированных в технологических картах проверки данного типа аппаратуры.The measurement path provides the conversion of the measured values into a digital equivalent. The measurement of various parameters of the relay, electrical and mechanical, is carried out by performing the operations regulated in the technological maps for checking this type of equipment.

Claims

A device for measuring and monitoring the parameters of relays and electrical centralization units, containing computers, analog-to-digital converters, an amplifier-coordinator, a multi-channel switch, an interface, a register of a measurement circuit, an address decoder, a register of a control circuit, a DAC, an analog switch, a power amplifier, characterized in that it has a feedback consisting of a digital-to-analog converter connected to the interface, the outputs of the feedback DAC are connected to a feedback amplifier, the output of which is connected with multi-channel switch input.