Переносное устройство диагностики и формирования сигналов фактической скорости для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности Российский патент 2024 года по МПК B61K13/00 B61L25/00 G01M17/08 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для проверки локомотивных устройств безопасности.

Известен разработанный Ижевским радиозаводом пульт контроля комплексного локомотивного устройства унифицированного ПК-КЛУБ-У (Интернет https://www.tc-irz.ru/ru/catalog). Пульт контроля, размещаемый стационарно в контрольных пунктах и контрольно-ремонтных пунктах локомотивных депо или в Центрах технического обслуживания, предназначен для контроля технического состояния комплексных локомотивных устройств безопасности (КЛУБ-У, КЛУБ-УП). Устройство позволяет выполнять имитацию дискретных аналоговых токовых сигналов и дискретных цифровых сигналов от систем управления локомотивом; имитацию и контроль сигналов датчиков пути и скорости (ДПС); формирование сигналов АЛСН и АЛС-ЕН; имитацию и контроль сигналов управления электропневмоклапаном (ЭПК); контроль блоков БИЛ, БКР, БЭЛ, БСИ, входящих в состав аппаратуры КЛУБ-У (КЛУБ-УП); имитацию сигналов от систем САУТ, ТСКБМ.

Данное устройство из-за больших массогабаритных показателей размещаемое стационарно в контрольных пунктах и контрольно-ремонтных пунктах локомотивных депо, не может быть использовано для проведения проверки бортового оборудования непосредственно в кабине локомотива. Кроме того, ПК-КЛУБ не предназначен к применению для проверки систем безопасности БЛОК.

Известно устройство диагностики монтажных цепей и функций бортового оборудования, подключаемое к комплексному локомотивному устройству безопасности (КЛУБ-У) и связанных с ним приборов управления подвижного состава (RU 95 305 U1, МПК B61L 25/00, B61L 25/04, 27.06.2010). Устройство содержит микроконтроллер с подключенными к нему блоком ввода информации, блоком индикации, модемом, приемником спутниковой навигации и двух блоков памяти, в один из которых записана программа диагностики контролируемого объекта, а другой предназначен для записи результатов измерений, вход/выход микроконтроллера подключен к CAN-интерфейсу, который соединен с микроконтроллером блока коммутации, вход/выход которого соединен с блоком реле, выводы которого предназначены для подключения цепей диагностируемого объекта.

Однако в этом устройстве ограничены функциональные возможности, так как оно позволяет выполнять диагностику монтажных цепей и функций бортового оборудования, подключаемого к комплексному локомотивному устройству безопасности (КЛУБ-У), и не предназначено для безопасного локомотивного объединенного комплекса (БЛОК). В известном устройстве отсутствует функция имитации сигналов ДПС-У.

Известно «Переносное устройство диагностики для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности (RU 143 039 U1, B60L25/00, 10.07.2014). Устройство содержит блок анализа, проверки, программирования и имитации (АППИ), включающий микроконтроллер, первый, второй, третий и четвертый порты которого соединены с входами первого, второго и третьего драйверов и входом драйвера формирователя частот, а их выходы соединены соответственно с интерфейсами CAN A, CAN В, RS-485 и сигнальной линии связи, которые предназначены для подключения к локомотивному устройству безопасности, вход/выход микроконтроллера через интерфейс USB соединен с выходом персонального компьютера.

Применяемый в этом устройстве блок АППИ с программным обеспечением предназначен для диагностики отдельных модулей аппаратуры комплекса БЛОК, ДКСВ-М как в стационарных условиях, так и на подвижном составе, использование такого устройства для контроля технического состояния аппаратуры КЛУБ-У, КЛУБ-УП не предусмотрено, что ограничивает функциональные возможности известного устройства. В комплект оборудования переносного устройства для диагностики входит персональный компьютер, соединяемый с блоком анализа, проверки, программирования и имитации через интерфейс USB, что не позволяет минимизировать его массогабаритные показатели. Отсутствие средств беспроводной связи ограничивает мобильность известного устройства.

Технической проблемой является отсутствие в арсенале мобильных технических средств диагностики, предназначенных для обслуживания локомотивных устройств безопасности и позволяющих осуществлять проверки технического состояния локомотивных устройств безопасности железнодорожного подвижного состава (в том числе: комплексных локомотивных устройств безопасности КЛУБ модификаций КЛУБ, КЛУБ-П, КЛУБ-УП, КЛУБ-У и безопасного локомотивного объединенного комплекса БЛОК) в части контроля функции запрета несанкционированного движения (скатывания), функции контроля работоспособности машиниста, режима боксования и срабатывания блока контроля несанкционированного отключения ЭПК (КОН) путем имитации движения подвижного состава (локомотива, моторвагонного подвижного состава) с формированием требуемой скорости без осуществления фактического движения.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей при диагностике локомотивных устройств безопасности за счет расширения номенклатуры проверяемого оборудования аппаратуры КЛУБ-У, КЛУБ-УП и повышении мобильности за счет использования технологии беспроводной связи и уменьшениия массогабаритных показателей, что позволяет исключить необходимость использования персонального компьютерного оборудования со специализированным программным обеспечением и модулями подключения. Кроме того, достигается удобство пользования устройством и сокращение материальных затрат.

Технический результат достигается тем, что переносное устройство диагностики для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности содержит электронное устройство для обработки информации и данных, взаимодействующее с блоком проверки и имитации, включающим микроконтроллер, а также сигнальную линию связи для подключения к локомотивному устройству безопасности. При этом электронное устройство для обработки информации и данных выполнено в виде пульта управления, содержащего микроконтроллер, первый вход которого через повышающий преобразователь напряжения подключен к блоку питания, второй вход соединен с блоком органов управления и индикации. Первый выход микроконтроллера посредством канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала. Блок анализа, проверки, программирования и имитации выполнен в виде блока формирователя управляющих сигналов, первый вход микроконтроллера которого соединен с блоком органов управления и индикации, второй вход через понижающий преобразователь напряжения соединен с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности. Первый выход микроконтроллера при помощи канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала, а второй выход через оптронный блок соединен с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности.

Блок питания пульта управления устройства содержит аккумуляторную батарею и подключенный к ней контроллер заряда. Пульт управления дополнительно снабжен пьезоизлучателем, соединенным со вторым выходом микроконтроллера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид пульта управления; на фиг. 2 - общий вид блока формирователя управляющих сигналов; на фиг. 3 - структурная схема пульта управления; на фиг. 4 - структурная схема блока формирователя управляющих сигналов; на фиг. 5 - графики последовательности двух прямоугольных синхроимпульсов в одном канале; на фиг. 6 - пример визуализации по проекту HMI KaScada Modbus на андроид устройстве функции управления блоком формирователя управляющих сигналов (возможно применение аналогичных интерфейсов).

Переносное устройство диагностики и формирования сигналов фактической скорости для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности выполнено на современной микропроцессорной базе и содержит электронное устройство для обработки информации и данных, выполненное в виде пульта управления 1 (фиг. 1), и блок проверки и имитации, выполненный в виде блока формирователя управляющих сигналов 2 (фиг. 2), каждый из которых размещен в корпусе из радиопрозрачного материала.

В состав пульта управления 1 (фиг. 3) входит микроконтроллер 3 (в данном примере применен модуль NodeMcu v3 Lolin, построенный на микроконтроллере ESP8266 с интерфейсом Wi-Fi, также возможно использование аналогов) для беспроводного управления блоком формирователя управляющих сигналов 2 посредством радиосигнала.

Первый вход микроконтроллера 3 через повышающий преобразователь напряжения 4 подключен к блоку питания 5, содержащему аккумуляторную батарею 6 и подключенный к ней контроллер заряда 7. Второй вход микроконтроллера соединен с блоком органов управления и индикации 8.

Первый выход микроконтроллера 3 посредством канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала 9, а второй выход соединен с пьезоизлучателем 10.

В состав органов управления и индикации, размещенных на корпусе пульта управления 1 (фиг. 1), входит тумблер 11 для включения питания, энкодер 12, тактовая кнопка 13, сигнальный светодиод 14. На корпусе размещено также гнездо для зарядки 15.

В состав блока формирователя управляющих сигналов 2 (фиг. 4) входит микроконтроллер 16 (в данном примере применен модуль NodeMcu v3 Lolin, построенный на микроконтроллере ESP8266 с интерфейсом Wi-Fi, так же возможно использование аналогов), первый вход которого соединен с блоком органов управления и индикации 17. Второй вход микроконтроллера через понижающий преобразователь напряжения 18 соединен сигнальной линией связи с блоком согласования БС-ДПС 19 комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У (или безопасного локомотивного объединенного комплекса БЛОК), от которого микроконтроллер 16 получает питание.

Первый выход микроконтроллера 16 при помощи канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала 20, а второй выход через оптронный блок 21, включающий оптопары без детектора нуля, соединен с блоком согласования БС-ДПС 19.

В состав органов управления и индикации, размещенных на корпусе блока формирователя управляющих сигналов 2 (фиг. 2), входят тактовая кнопка 22 и сигнальный светодиод 23. Кроме того, на корпусе размещен соединитель 24 для подключения к БС-ДПС.

Работает переносное устройство диагностики для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности следующим образом.

Блок формирователя управляющих сигналов 2 (фиг. 2, 4) в каждом из двух каналов подключают на вход («ДПС Х4») блока согласования с ДПС (блок связи с датчиком пути и скорости) БС-ДПС 19 локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У или БЛОК при помощи кабеля через соединитель 24.

При этом питающее напряжение через понижающий преобразователь напряжения 18 поступает на вход микроконтроллера 16, с входа которого через оптронный блок 21 передаются управляющие сигналы в блок согласования БС-ДПС 19.

При включении тумблера 11 на корпусе пульта управления 1, происходит автоматическое установление локальной сети Wi-Fi на модуле радиоканала 9 и дальнейшее управление посредством интерфейса Wi-Fi микроконтроллера 3 с соответствующим интерфейсом Wi-Fi модуля радиоканала 20 микроконтроллера 16 блока формирователя управляющих сигналов 2.

При использовании устройства оператор контролирует отработку команд при воздействии на органы управления пульта управления при помощи срабатывания пьезоизлучателя 10 (фиг. 3) в виде короткого звукового сигнала типа «БИЛ». При вращении энкодера 12 пьезоизлучатель 10 срабатывает при каждом фиксированном состоянии энкодера после вращения рукоятки.

Воздействуя нажатием на энкодер 12 (фиг. 1), входящий в состав блока органов управления и индикации 8, формируют логическую единицу и передают соответствующий индекс переменной для активации переносного устройства диагностики для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности с дальнейшим ответом о получении команд посредством сигнального светодиода 14 на корпусе пульта управления 1.

Микроконтроллер 3 по радиоканалу передает в приемный модуль микроконтроллера 16 пакет данных для формирования двух каналов прямоугольных, частотно регулируемых импульсов. В каждом канале следуют два прямоугольных синхроимпульса. Сигналы двух прямоугольных импульсов в каждом из двух каналов сдвинуты между собой на угол, соответствующий по времени четверти периода следования импульсов (фиг. 5).

Периоды следования импульсов, соответствующие формируемым скоростям, рассчитываются согласно формуле:

где Тс - период синхроимпульсов, мкс;

3,14 - число π;

3600 - коэффициент пересчета часов в секунды;

1000 - коэффициент пересчета секунд в микросекунды;

D - средний диаметр бандажа (принимается равным 0,95), м

42 - количество импульсов за один оборот диск-модулятора;

Vф - скорость движения, км/ч.

Далее сигналы поступают на вход оптронного блока 21 (фиг. 4), чем и обеспечивается гальваническая развязка от блока согласования БС-ДПС 19. Два импульсных сигнала в двух идентичных каналах с выхода оптронного блока 21 подаются на логический блок БС-ДПС.

При нажатии оператора на энкодер 12 происходит плавный набор скорости и на блоке индикации БИЛ-В комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У или на мониторе безопасного локомотивного объединенного комплекса БЛОК индицируется увеличение скорости от нуля до 5 км/ч. Данная установившаяся скорость позволяет проводить проверку «функции запрета несанкционированного движения (скатывание)». При этом контроллер машиниста (КМ) должен находиться в нулевом положении. Проверка считается пройденной при условии: с момента начала возникновения фактической скорости (имитации движения) происходит свисток ЭПК-150, далее его прекращение при нажатии на рукоятку бдительности специальную РБС (РБ-80) не позднее 3 секунд после начала свистка ЭПК-150).

С последующим нажатием оператора на энкодер 12 пульта управления плавно автоматически увеличивается скорость до 10 км/ч. Данная установившаяся скорость позволяет проводить проверку срабатывания блока КОН-01 (блока контроля несанкционированного отключения ЭПК-150 ключом). При этом контроллер машиниста (КМ) должен находиться в положении «ТЯГА». Проверка считается пройденной при условии: после установления требуемой фактической скорости (имитации движения) необходимо произвести выключение ЭПК-150 и в течение не более 11±1 с проконтролировать возникновение свистка ЭПК-150. В течение не более 7 с после начала свистка ЭПК-150 установить давление в ТЦ (тормозных цилиндрах) не менее 0,7 кг/см² и проконтролировать прекращение свистка ЭПК-150.

Проверку функции телемеханической системы бодрствования машиниста (ТСКБМ) выполняют следующим образом. Для этого контроллер машиниста (КМ) устанавливают в положение «ТЯГА», сигнал локомотивного светофора «БЕЛЫЙ». Проверка считается пройденной при условии: включают ТЛ-ТСКБМ, на мониторе системы БЛОК появится оранжевый индикатор «Радиоканал» внутри желтого треугольника символа индикатора «Предварительная сигнализация». Нажатием на энкодер 12 пульта управления плавно автоматически увеличивают скорость до 20 км/ч. После периода ожидания не менее 70 с и не более 120 с выключают ТЛ-ТСКБМ. Через 8 с после начала формирования на мониторе системы БЛОК сигнала «Предварительная сигнализация» контролируют наличие свистка ЭПК-150. Затем в течение не более 7 с нажимают на рукоятку бдительности РБС (РБ-80) и контролируют прекращение свистка ЭПК-150.

Последующим нажатием оператора на энкодер 12 скорость плавно увеличивается до 37 км/ч. При такой установившейся скорости контролируют мигающий режим отображения фактической скорости на блоке индикации БИЛ-В/мониторе при допустимой скорости 40 км/ч. При разнице между фактической и допустимой скоростью 2 км/ч и менее контролируют возникновение звукового сигнала локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У/БЛОК. Длинным нажатием на энкодер устанавливают значение скорости 0 км/ч.

Вращением рукоятки энкодера 12 по часовой стрелке оператор устанавливает скорость, отличную от нуля. Одновременным нажатием на энкодер и тактовую кнопку 13 на пульте управления производят бросок фактической скорости с разницей не менее 15 км от фактической. Таким образом контролируют включение режима «боксования». При этом на блоке индикации локомотивном (БИЛ) системы КЛУБ-У или на мониторе системы БЛОК в строке состояния высвечивается надпись «БОКСОВАНИЕ».

Функция оперативного определения возможной неисправности по линии ДПС-У - стыковочный узел - кабельный монтаж - блок БС-ДПС позволяет диагностировать тракт передачи сигналов в вышеуказанной последовательности. При подключении разработанного устройства в стыковочный узел оно имитирует сигналы, формируемые двумя блоками ДПС-У (последовательность двух прямоугольных синхроимпульсов в каждом из двух каналов. Первый канал - это первый ДПС-У, второй канал - это второй ДПС-У). Исправное состояние индицируется на блоке БС-ДПС миганием контрольных светодиодов по два на каждый канал (четыре контрольных светодиода). Если отсутствует мигающее свечение какого-либо светодиода, то можно утверждать о неисправности одного из двух ДПС-У (конкретизируется, какой именно, порядковым номером контрольных светодиодов в последовательности сверху вниз).

Данные режимы работы формирования скоростей регламентируются требованиями Руководства по эксплуатации 36905-000-00 РЭ «Безопасный объединенный локомотивный комплекс» пп. 4, 6 при проведении технического обслуживания приборов безопасности.

Дополнительно функция управления блоком формирователя управляющих сигналов может поддерживаться при помощи проекта HMI KaScada Modbus, основанном на технологии беспроводной локальной сети IEEE 802.11 в диапазоне 2,4 ГГц.

Приложение HMI KaScada Modbus предназначено для визуализации на устройстве андроид (смартфоне или планшете) и может быть использовано в качестве панели управления (фиг. 6).

HMI KaScada работает по протоколу modbus RTU через Bluetooth, Wi-Fi, USB. В этом проекте совмещена среда разработки и исполнения проекта, его использование позволяет управлять переносным устройством диагностики и формирования сигналов фактической скорости для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности по беспроводной сети Wi-Fi с мобильных устройств.

Изобретение относится к устройствам для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности. Переносное устройство диагностики и формирования сигналов фактической скорости для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности содержит пульт управления, блок формирователя управляющих сигналов и сигнальную линию связи для подключения к локомотивному устройству безопасности. Пульт управления содержит микроконтроллер, повышающий преобразователь напряжения, подключенный к блоку питания, блок органов управления и индикации, модуль радиоканала. Блок формирователя управляющих сигналов содержит микроконтроллер, блок органов управления и индикации, понижающий преобразователь напряжения, соединенный с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности, модуль радиоканала, оптронный блок, соединенный с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей при диагностике локомотивных устройств безопасности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Переносное устройство диагностики и формирования сигналов фактической скорости для технического обслуживания локомотивных устройств безопасности, содержащее электронное устройство для обработки информации и данных, взаимодействующее с блоком проверки и имитации, включающим микроконтроллер, а также сигнальную линию связи для подключения к локомотивному устройству безопасности, отличающееся тем, что электронное устройство для обработки информации и данных выполнено в виде пульта управления, содержащего микроконтроллер, первый вход которого через повышающий преобразователь напряжения подключен к блоку питания, второй вход микроконтроллера соединен с блоком органов управления и индикации, первый выход микроконтроллера посредством канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала, блок проверки и имитации выполнен в виде блока формирователя управляющих сигналов, первый вход микроконтроллера которого соединен с блоком органов управления и индикации, второй вход микроконтроллера через понижающий преобразователь напряжения соединен с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности, первый выход микроконтроллера при помощи канала с обратной связью подключен к модулю радиоканала, а второй выход через оптронный блок соединен с сигнальной линией связи локомотивного устройства безопасности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок питания пульта управления содержит аккумуляторную батарею и подключенный к ней контроллер заряда.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пьезоизлучателем, соединенным с вторым выходом микроконтроллера.