RU2748818C1

RU2748818C1 - Hitchhiking control device

Info

Publication number: RU2748818C1
Application number: RU2020131190A
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Никитин; Алексей Николаевич Ковкин; Олег Авоевич Абрамов
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-05-31

Abstract

FIELD: automation; teleautomatics.SUBSTANCE: invention relates to the means of automation and telemautomatics of subways and railways, it is intended for controlling hitchhiking, as well as monitoring its position. The hitchhiking control device consists of control unit (1) and monitoring unit (2). The hitchhiking engine is controlled or held by a voltage generated by galvanically isolated inverter (6), provided that remote control signals are received at the duplicated input of first (3) or second (4) galvanically isolated logic element "I" with an asymmetric failure. The hitchhiking position is monitored by sending code pulses from transmitter (8) to the hitchhiking control circuit and reading the reverse signal from current sensor (12) by receiver (9).EFFECT: improved device performance and reliability.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики метрополитенов и железных дорог и предназначено для управления автостопом, а также контроля его положения.The invention relates to the field of automation and telemechanics of subways and railways and is intended to control the hitchhiking, as well as control its position.

Известно устройство управления автостопом (Махмутов К.М. Устройства интервального регулирования движения поездов на метрополитене: Пособие для инженерно-технических работников метрополитенов. / Под ред. Баюшкиной Г.Г. - М.: Транспорт, 1986, с. 228), содержащая контакты линейного реле, коммутирующие фазы питающего напряжения, причем обмотка линейного реле включена в цепь контактов путевых реле всех рельсовых цепей, входящих в ограждаемый участок.Known control device for hitchhiking (Makhmutov K.M. Devices for interval regulation of train traffic on the subway: A manual for engineering and technical workers of subways. / Edited by GG Bayushkina - Moscow: Transport, 1986, p. 228), containing contacts linear relay, switching phases of the supply voltage, and the winding of the linear relay is included in the contact circuit of the track relay of all track circuits included in the protected area.

Недостатком данного устройства является наличие релейно-контактной аппаратуры, что является весьма нежелательным в современных микропроцессорных системах, в силу трудоемкости интеграции в соответствующие информационные и вычислительные структуры из-за низкого быстродействия и потребности в дополнительных переходных устройствах (Сапожников Вл. В. и др. Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. / Под ред. Сапожникова Вл.В. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008, с. 184), а также ее низкой надежности.The disadvantage of this device is the presence of relay-contact equipment, which is very undesirable in modern microprocessor systems, due to the laboriousness of integration into the corresponding information and computing structures due to low speed and the need for additional transition devices (Sapozhnikov Vl. V. et al. Microprocessor centralization systems: Textbook for technical schools and colleges of railway transport. / Under the editorship of Sapozhnikov Vl.V. - M .: GOU "Educational-methodical center for education in railway transport", 2008, p. 184), as well as its low reliability.

Анализ изобретательского уровня показал, что в существующем уровне техники отсутствует бесконтактное техническое решение, реализующее управление автостопом и контроль его положения.The analysis of the inventive step has shown that in the current state of the art there is no contactless technical solution that implements the control of the hitchhiking and control of its position.

Задача изобретения заключается в повышении быстродействия устройства и уровня надежности при управлении и контроле положения автостопа.The objective of the invention is to increase the speed of the device and the level of reliability in the control and monitoring of the hitchhiking position.

Технический результат достигается тем, что устройство управления автостопом, состоящее из управляющего узла, содержащего два гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов, гальванически изолированный инвертор, блок диагностики, и контрольного узла, содержащего гальванически изолированные передатчик и приемник, ограничитель тока, оптопару, датчик тока, при этом в управляющем узле оба гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом параллельно присоединены к генератору управляющих сигналов, который последовательно соединен с гальванически изолированным инвертором, причем к его выходам, предназначенным для подключения рабочей цепи автостопа подключены входы блока диагностики, при этом в контрольном узле гальванически изолированный передатчик последовательно соединен с ключом оптопары, ограничителем тока, причем выход передатчика и вход приемника предназначены для подключения контрольной цепи автостопа, а датчик тока включен между входом приемника и землей контрольного узла, при этом цепь управления оптопарой подключена к выходу приемника, остальные выходы которого предназначены для подключения каналов телесигнализации.The technical result is achieved by the fact that the hitchhiking control device, consisting of a control unit containing two galvanically isolated logical elements "AND" with an asymmetric failure, a generator of control signals, a galvanically isolated inverter, a diagnostic unit, and a control unit containing a galvanically isolated transmitter and receiver, current limiter, optocoupler, current sensor, while in the control unit both galvanically isolated logical elements "AND" with asymmetrical failure are connected in parallel to the generator of control signals, which is connected in series with the galvanically isolated inverter, and to its outputs intended for connecting the operating circuit of the auto-stop the inputs of the diagnostic unit are connected, while in the control unit the galvanically isolated transmitter is connected in series with the optocoupler key, the current limiter, and the transmitter output and the receiver input are designed to connect the autostop control circuit opa, and the current sensor is connected between the input of the receiver and the ground of the control unit, while the optocoupler control circuit is connected to the output of the receiver, the other outputs of which are intended for connecting the remote signaling channels.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема заявляемого устройства.The essence of the invention is illustrated by a drawing, which shows a block diagram of the claimed device.

Заявляемое устройство управления автостопом содержит управляющий узел 1 и контрольный узел 2. Управляющий узел 1 содержит первый 3 и второй 4 гальванически изолированные логические элементы «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов 5, выполненный в виде микроконтроллера, гальванически изолированный инвертор 6, выполненный на бесконтактных ключах, блок диагностики 7. Контрольный узел 2 содержит гальванически изолированные передатчик 8 и приемник 9, ограничитель тока 10, оптопару 11, датчик тока 12.The claimed hitchhiking control device contains a control unit 1 and a control unit 2. The control unit 1 contains the first 3 and the second 4 galvanically isolated logical elements "AND" with an asymmetric failure, a control signal generator 5, made in the form of a microcontroller, a galvanically isolated inverter 6, made on proximity keys, diagnostic unit 7. Control unit 2 contains galvanically isolated transmitter 8 and receiver 9, current limiter 10, optocoupler 11, current sensor 12.

Устройство управления автостопом имеет следующие соединения.The hitchhiking control device has the following connections.

В управляющем узле 1 первый 3 и второй 4 гальванически изолированные логические элементы «И» с несимметричным отказом, входы которых являются дублированными входами устройства, параллельно присоединены к генератору управляющих сигналов 5, который последовательно соединен с гальванически изолированным инвертором 6, причем к его выходам, предназначенным для подключения рабочей цепи автостопа дополнительно подключены входы блока диагностики 7, выход которого предназначен для подключения канала внешней подсистемы диагностики. В контрольном узле гальванически изолированный передатчик 8 последовательно соединен с ключом оптопары 11, ограничителем тока 10, причем выход передатчика 8 и вход приемника 9 предназначены для подключения контрольной цепи автостопа, а датчик тока 12 включен между входом приемника 9 и землей контрольного узла 2, при этом цепь управления оптопарой 11 подключена к выходу приемника 9, остальные выходы которого предназначены для передачи кодовых сигналов контроля положения автостопа и сигнала о срабатывании защиты от короткого замыкания. Управляющий узел 1 и контрольный узел 2 подключены также к устройствам электропитания гальванически изолированного постоянного напряжения.In the control node 1, the first 3 and second 4 galvanically isolated logical elements "AND" with asymmetrical failure, the inputs of which are duplicated inputs of the device, are connected in parallel to the generator of control signals 5, which is connected in series with the galvanically isolated inverter 6, and to its outputs intended to connect the working circuit of the auto-stop, the inputs of the diagnostic unit 7 are additionally connected, the output of which is intended to connect the channel of the external diagnostic subsystem. In the control unit, the galvanically isolated transmitter 8 is connected in series with the optocoupler key 11, the current limiter 10, and the output of the transmitter 8 and the input of the receiver 9 are designed to connect the control circuit of the hitchhiking, and the current sensor 12 is connected between the input of the receiver 9 and the ground of the control unit 2, while the control circuit of the optocoupler 11 is connected to the output of the receiver 9, the other outputs of which are designed to transmit code signals for monitoring the position of the auto-stop and a signal about the operation of the protection against short circuit. Control unit 1 and control unit 2 are also connected to power supply devices for galvanically isolated DC voltage.

Устройство управления автостопом работает следующим образом.The hitchhiking control device works as follows.

При поступлении команды на открытие (направление 1) или закрытие (направление 2) автостопа по каналам телеуправления сигналы поступают на соответствующие выбранному направлению дублированный вход первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом. Использование дублированной структуры и реализация конъюнкции являются одним из средств обеспечения безопасного функционирования бесконтактного устройства управления автостопом. Выходной сигнал первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом используется в качестве напряжения питания для генератора управляющих сигналов 5. Любой отказ в схеме первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом приводит к прекращению формирования выходного сигнала, что обеспечивает переход устройства в защитное состояние.When a command to open (direction 1) or close (direction 2) of the auto-stop is received via telecontrol channels, the signals are sent to the duplicated input of the first 3 or second 4 galvanically isolated logical element "AND" with an asymmetric failure corresponding to the selected direction. The use of a duplicated structure and the implementation of the conjunction are one of the means of ensuring the safe functioning of the contactless hitchhiking control device. The output signal of the first 3 or second 4 galvanically isolated AND gate with asymmetrical failure is used as a supply voltage for the control signal generator 5. Any failure in the circuit of the first 3 or second 4 galvanically isolated AND gate with an asymmetrical failure leads to termination generating an output signal, which ensures the transition of the device to a protective state.

Генератор управляющих сигналов 5 при наличии напряжения питания, поступающего от выхода первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента с несимметричным отказом, формирует сигналы для гальванически изолированного инвертора 6, выполненного на бесконтактных ключах, который преобразует постоянное напряжение питания в переменное напряжение, в результате чего на его выходах, подключенных к рабочей цепи автостопа начинают выдаваться фазы напряжения, необходимые для работы двигателя и изменения состояния автостопа, либо его удержания. В случае возникновения отказов элементов гальванически изолированного инвертора 6, прекращается преобразование постоянного напряжения в переменное, на выходе напряжение не формируется и управляющий узел 1 переходит в защитное состояние. Пробой бесконтактных ключей инвертора не опасен, поскольку в этом случае через обмотки двигателя автостопного привода до момента срабатывания плавкого предохранителя в цепи устройств электропитания будет протекать постоянный ток, не способный инициировать вращение ротора. При этом блок диагностики 6 обеспечивает контроль токов перевода и исправности рабочей цепи и формирует соответствующие сообщения для передачи во внешнюю подсистему диагностики.The generator of control signals 5 in the presence of a supply voltage coming from the output of the first 3 or the second 4 of a galvanically isolated logic element with an asymmetric failure, generates signals for a galvanically isolated inverter 6, made on contactless keys, which converts a constant supply voltage into an alternating voltage, as a result of which at its outputs, connected to the working circuit of the hitchhiking, the voltage phases necessary for the engine operation and changing the state of the hitchhiking, or holding it, begin to be given. In the event of failures of the elements of the galvanically isolated inverter 6, the conversion of direct voltage to alternating voltage stops, no voltage is generated at the output, and the control unit 1 goes into a protective state. Breakdown of the contactless inverter keys is not dangerous, because in this case, a direct current will flow through the windings of the motor of the auto-stop drive until the fuse blows in the power supply circuit, which is not capable of initiating the rotation of the rotor. At the same time, the diagnostic unit 6 provides control of the transfer currents and the health of the working circuit and generates the corresponding messages for transmission to the external diagnostic subsystem.

Контрольная цепь автостопа опрашивается входным кодовым сигналом, который в нее подается через гальванически изолированный передатчик 8, в результате чего на датчике тока 12 выделяется сигнал, принимаемый гальванически изолированным приемником 9, выходы которого служат для подключения каналов телесигнализации. Напряжение питания контрольной цепи автостопа подается через ограничитель тока 10. При нахождении автостопа в крайнем положении его контрольная цепь будет замкнута, что создаст условие для прохождения кодового сигнала от передатчика 8 к приемнику 9 и дальнейшей выдаче сигнала о его состоянии в каналы телесигнализации. При этом, в случае длительного протекания значительного по величине тока (короткого замыкания) оптопара 11 обеспечивает периодическое отключение контрольной цепи от источника питания, что приводит к снижению тепловой нагрузки на элементную базу контрольного узла, в результате чего приемник 8 выдает соответствующее сообщение в канал телесигнализации на верхний аппаратный уровень.The control circuit of the auto-stop is interrogated by an input code signal, which is fed into it through a galvanically isolated transmitter 8, as a result of which a signal is isolated on the current sensor 12, which is received by a galvanically isolated receiver 9, the outputs of which are used to connect remote signaling channels. The supply voltage of the control circuit of the hitchhiking is supplied through the current limiter 10. When the hitchhiker is in the extreme position, its control circuit will be closed, which will create a condition for the passage of the code signal from the transmitter 8 to the receiver 9 and further issuing a signal about its state to the remote signaling channels. At the same time, in the case of a prolonged flow of a significant current (short circuit) optocoupler 11 provides periodic disconnection of the control circuit from the power source, which leads to a decrease in the thermal load on the element base of the control unit, as a result of which the receiver 8 issues a corresponding message to the tele-signaling channel on upper hardware level.

Таким образом, введение в устройство управления автостопом управляющего узла, содержащего два гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов, гальванически изолированный инвертор, блок диагностики, и контрольного узла, содержащего гальванически изолированные передатчик и приемник, ограничитель тока, оптопару, датчик тока позволяет полностью исключить применение релейно-контактной аппаратуры при реализации функции управления автостопом и контроля его состояния, что повышает быстродействие устройства, делая его пригодным для применения в составе современных микропроцессорных систем.Thus, the introduction into the hitchhiking control device of a control unit containing two galvanically isolated logical elements "AND" with an asymmetric failure, a control signal generator, a galvanically isolated inverter, a diagnostic unit, and a control unit containing a galvanically isolated transmitter and receiver, a current limiter, an optocoupler , the current sensor makes it possible to completely exclude the use of relay-contact equipment when implementing the function of controlling the hitchhiking and monitoring its state, which increases the speed of the device, making it suitable for use as part of modern microprocessor systems.

К недостаткам применения релейно-контактной аппаратуры также относят значительный расход дорогостоящих материалов, таких как серебро и медь, при ее изготовлении, относительно большие габариты и массу, ограниченный коммутационный ресурс, трудоемкость обслуживания в виде необходимости межинтервальных профилактических проверок и ремонта. Поэтому дополнительный эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении уровня надежности, облегчении труда обслуживающего персонала и снижении капитальных и эксплуатационных затрат.The disadvantages of using relay contact equipment also include a significant consumption of expensive materials, such as silver and copper, during its manufacture, relatively large dimensions and weight, limited switching resource, laborious maintenance in the form of the need for inter-interval preventive checks and repairs. Therefore, an additional effect of the proposed invention is to increase the level of reliability, facilitate the work of maintenance personnel and reduce capital and operating costs.

Claims

Hitchhiking control device, consisting of a control unit containing two galvanically isolated AND logic gates with asymmetrical failure, a control signal generator, a galvanically isolated inverter, a diagnostic unit, and a control unit containing a galvanically isolated transmitter and receiver, a current limiter, an optocoupler, a sensor current, while in the control node both galvanically isolated logical elements "AND" with asymmetrical failure are connected in parallel to the generator of control signals, which is connected in series with the galvanically isolated inverter, and the inputs of the diagnostic unit are connected to its outputs intended for connecting the working circuit of the auto-stop, and in the control unit, the galvanically isolated transmitter is connected in series with the optocoupler key, the current limiter, and the transmitter output and the receiver input are designed to connect the auto-stop control circuit, and the current sensor is connected between the receiver input and the ground of the control unit, while the optocoupler control circuit is connected to the output of the receiver, the other outputs of which are intended for connecting the remote signaling channels.