Результат интеллектуальной деятельности: Автоматическое предупредительно-оповестительное устройство переездной железнодорожной сигнализации

Изобретение относится к средствам безопасности и сигнальным устройствам в местах пересечения железнодорожного и автомобильного движения в одном уровне и может быть использовано на железнодорожных переездах, оборудованных автоматической переездной сигнализацией для информирования водителей транспортных средств о времени, остающемся до закрытия переезда.

Известно устройство управления переездной сигнализацией, содержащее схему управления переездными светофорами, выход которой соединен с входами переездных светофоров, рельсовую цепь участка приближения к переезду (RU 2455185 С1, B61L 29/24, 10.07.2012 г.).

В известном устройстве в состав аппаратуры питающего конца рельсовой цепи входит источник переменного тока, первый из выходов которого подключен к одному из рельсов питающего конца рельсовой цепи. В аппаратуру питающего конца рельсовой цепи введены датчик тока, выпрямитель, пороговый усилитель и безопасный динамический элемент. В аппаратуру релейного конца рельсовой цепи введены источник электропитания, накопитель напряжения, генератор импульсов и ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, питающие входы которого подключены к выходам накопителя напряжения, входами соединенного с выходами источника электропитания. Силовые электроды ключа подключены к входам источника электропитания и к рельсам релейного конца рельсовой цепи, а другой рельс питающего конца рельсовой цепи через первичную цепь датчика тока соединен со вторым выходом источника переменного тока. Вторичная цепь датчика тока подключена к входу выпрямителя, выход которого соединен с входом порогового усилителя, выходом подключенного к входу безопасного динамического элемента, выход которого соединен с управляющим входом схемы управления переездными светофорами.

Недостатком известного устройства является недостаточная безопасность участников движения, поскольку существует опасность въезда автотранспортного средства на переезд в момент включения запрещающего сигнала светофора или нахождение автотранспортного средства на переезде в момент закрытия последнего.

Наиболее близким аналогом является автоматическая предупредительно-оповестительная система переездной железнодорожной сигнализации, содержащая первый и второй пункты счета осей, установленные на границах контролируемого участка железнодорожных путей, счетно-решающее устройство, устройство бесперебойного питания, каналы связи, цепь обмена данными, схемы управления переездной сигнализацией, осуществляющей включение-выключение запрещающего сигнала светофора, исполнительные приборы переездной автоматики, устройство вывода информации о времени, оставшегося до включения запрещающего сигнала светофора, счетно-решающее устройство включает соединенные между собой посредством цепи обмена данными блок обработки сигналов и программируемый логический контроллер; программируемый логический контроллер связан каналом проводной или беспроводной связи с устройством вывода информации о времени, оставшегося до включения запрещающего сигнала светофора, в качестве которого используется информационное буквенно-цифровое табло обратного отсчета времени (RU 124647 U1, B61L 29/00, B61L 29/32, 10.02.2012 г.).

Однако в известном решении отсутствует синхронизация между окончанием обратного отсчета времени и включением автоматической переездной сигнализации (АПС), поскольку сигнал включения АПС и управления табло обратного счета формируются разными источниками, в этом случае возможно ситуация, в которой обратный отсчет времени завершился, а переезд остался открытым. Кроме того, известная автоматическая предупредительно-оповестительная система переездной железнодорожной сигнализации может быть использована только на однопутных участках пути.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в эффективности информирования водителей транспортных средств о времени, остающемся до закрытия переезда за счет синхронизации обратного отсчета на блоке индикации с фактическим временем включения переездной сигнализации.

Технический результат достигается тем, что автоматическое предупредительно-оповестительное устройство переездной железнодорожной сигнализации содержит блоки индикации, каждый из которых установлен на мачте соответствующего переездного светофора с красными огнями, и блок отсчета выдержки времени размещенный в релейном шкафу или на стативе в релейном помещении, входы которого подключены к контактам реле датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду, а выходами - к обмотке реле включения автоматической переездной сигнализации и к входам управления блоков индикации соответственно для закрытия автоматической переездной сигнализации с дополнительной задержкой, определяемой разницей фактической и расчетной длин участков извещения в четном и нечетном направлениях движения, и для запуска обратного отсчета времени на блоках индикации за определенный интервал времени до включения автоматической переездной сигнализации.

Каждый блок индикации выполнен в виде корпуса, внутри которого установлены микроконтроллер, светодиодный индикатор с панелью индикации на внешней стороне корпуса, входы управления которого подключены к выходу микроконтроллера, цепи оптоизоляции для соединения одного или более управляющих входов микроконтроллера с выходами блока отсчета выдержки времени, внутреннее реле исправности, включенное в цепь контроля исправности, и преобразователь питающего напряжения, подключенный к цепи внешнего источника питания.

Блок отсчета выдержки времени содержит установленные в корпусе два микроконтроллера, взаимодействующие друг с другом через общую шину информационного обмена, цепи оптоизоляции для передачи состояния контактов реле датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду, по меньшей мере, одно оптореле, выходами подключенное к входам блоков индикации, внутреннее реле выдержки времени, коммутируемые контакты которого подключены к реле включения автоматической переездной сигнализации, схему контроля исправности, изолированный источник питания для опроса состояния контактов реле датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду и преобразователь питающего напряжения, подключенный к внешнему источнику питания, а также внешнее реле исправности, контакты которого подключены к схеме контроля исправности, при этом выходы микроконтроллеров соединены с входами схемы контроля исправности и с входами управления оптореле и внутреннего реле выдержки времени, а входы - с выходами мониторинга схемы контроля исправности и внутреннего реле выдержки времени.

В качестве датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду используются рельсовые цепи, а в качестве опрашиваемых реле - контакты путевых реле, цепочки из контактов нескольких путевых реле или их повторителей.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-3. На фиг. 1 изображена структурная схема варианта выполнения автоматического предупредительно-оповестительного устройства переездной железнодорожной сигнализации, на фиг. 2 - структурная схема блока отсчета выдержки времени, на фиг. 3 - структурная схема блока индикации.

Автоматическое предупредительно-оповестительное устройство переездной железнодорожной сигнализации содержит два блока 1 и 2 индикации (БИ 1 и 2), каждый из которых установлен на мачте соответствующего переездного светофора с красными огнями, и блок 3 отсчета выдержки времени (БОВВ 3), размещенный в релейном шкафу или на стативе в релейном помещении.

БОВВ 3 содержит установленные в корпусе два микроконтроллера 12 и 13, взаимодействующие друг с другом через общую шину информационного обмена, цепи 14 оптоизоляции для передачи состояния контактов реле ПИ 4…ПИ10 датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду, два оптореле 15 и 16, выходами подключенные к входам блоков 1 и 2 индикации, внутреннее реле 17 выдержки времени, коммутируемые контакты которого подключены к реле включения автоматической переездной сигнализации, схему 18 контроля исправности, изолированный источник 19 питания для опроса состояния контактов реле датчиков свободности участков пути в зоне переезда и приближения к переезду и преобразователь 20 питающего напряжения, подключенный к внешнему источнику питания, а также внешнее реле 11 исправности, контакты которой подключены к схеме 18 контроля исправности БОВВ 3.

При этом выходы микроконтроллеров 1 и 2 соединены с входами схемы 18 контроля исправности и с входами управления оптореле 15 и 16 и внутреннего реле 17 выдержки времени, а входы - к входам мониторинга схемы 18 контроля исправности и внутреннего реле 17 выдержки времени.

Каждый БИ 1 и 2 выполнен в виде корпуса, внутри которого установлены микроконтроллер 21, светодиодный индикатор 22 с панелью индикации на внешней стороне корпуса, входы управления которого подключены к выходу микроконтроллера 21, цепи 23 и 24 оптоизоляции для соединения входов микроконтроллера 21 с выходами оптореле 15 и 16 БОВВ 3, внутреннее реле исправности 25, контакты которого включены в цепь контроля исправности блока индикации, и преобразователь 26 питающего напряжения, подключенный к цепи внешнего источника питания и осуществляющий подачу питающего напряжения на элементы блока индикации.

Автоматическое предупредительно-оповестительное устройство переездной железнодорожной сигнализации работает следующим образом.

Изолированный источник 19 питания (ИИП 19) формирует импульсы напряжения для опроса состояния реле ПИ4…ПИ10, которые через их замкнутые контакты посредством цепей 14 оптоизоляции попадают на входы микроконтроллеров 12 и 13.

Замкнутое состояние контактов реле ПИ 4…ПИ 10 соответствует отсутствию поезда на рельсовых цепях участков приближения к переезду или на рельсовой цепи непосредственно в зоне переезда, разомкнутое - наличию поезда.

Микроконтроллеры 12 и 13 осуществляют обработку поступающей информации и на ее основе формируют состояние внутреннего реле 17 выдержки времени, осуществляющее управление включения автоматической переездной сигнализации. При размыкании контактов реле ПИ4 микропроцессоры 12 и 13 формируют управляющий сигнал, при котором размыкание контактов ВРВВ 17 происходит практически без задержки, при размыкании контактов реле ПИ5 - с задержкой 10 с, при размыкании контактов реле ПИ6 размыкание контактов ВРВВ 17 происходит с задержкой 15 с и т.д.

При замыкании ранее разомкнутых контактов реле ПИ4…ПИ10 контакты ВРВВ 17 замыкаются с задержкой 4,5 с.

Если одновременно разомкнутыми оказываются не одно, а несколько реле ПИ 4…ПИ 10, то для каждого из них ведется самостоятельный контроль выдержки времени с момента размыкания. При этом размыкание контактов ВРВВ 17 произойдет сразу, как только закончится отсчет задержки для любого из выключенных реле ПИ4…ПИ10, а замыкание контактов ВРВВ 17 произойдет через 4,5 с после замыкания контактов последнего разомкнутого реле ПИ4…ПИ10.

Состояние ВРВВ 17 непрерывно контролируется микроконтроллерами 12 и 13.

Для защиты от кратковременной потери шунта в рельсовой цепи микроконтроллеры 12 и 13 при обработке входных данных не учитывают кратковременное замыкание контактов ПИ4…ПИ10 длительностью менее t_З=4 с.

При размыкании одного из ПИ4…ПИ10 микроконтроллеры 12 и 13 формируют отсчет выдержки времени до размыкания контактов ВРВВ 17 формируют с учетом установленной для этого реле выдержки времени. Во время действия выдержки времени контакты ВРВВ 17 замкнуты.

При замыкании одной ранее разомкнутой цепи опроса ПИ4…ПИ10 микропроцессоры 12 и 13 подают управляющий сигнал на ВРВВ 17, и его контакты замыкаются с учетом времени задержки t_З.

Значения выдержки времени на размыкание контактов ВРВВ 17 определяется номером входа предварительного извещения.

Микроконтроллеры 12 и 13 непрерывно обмениваются информацией о состоянии оптореле 15 и 16, ВРВВ 17 и СКИ 18 и синхронизируют свою работу по шине межпроцессорного обмена. Если микроконтроллеры 12 и 13 признают их функционирование штатным - они формируют сигнал управления для подачи на вход СКИ 18, при обнаружении ошибок - прекращают формирование сигнала управления для входа СКИ 18.

СКИ 18 формирует на своем выходе сигнал исправности для включения реле исправности РИ 11 только в том случае, если на вход СКИ 18 поступают сигналы управления от обоих микроконтроллеров 12 и 13. Напряжение на выходе СКИ 18 гальванически изолировано от других цепей БОВВ 3.

Для управления обратным отсчетом времени на блоках 1 и 2 индикации микропроцессоры 12 и 13 формируют соответствующие сигналы для управления оптореле 15 и 16, замкнутое состояние которых соответствует режиму обратного отсчета времени на каждом БИ 1 и 2 от заданного начального значения до 1, разомкнутое - прекращению обратного отсчета времени.

Для оптореле 15 и 16 применяются разные начальные значения обратного отсчета, позволяющие реализовать два режима обратного отсчета на БИ1 и БИ2.

Оптореле 15 и 16 выключены, если расчетное время до размыкания контактов ВРВВ 17 больше начальных значений обратного отсчета для каждого из них или после размыкания контактов ВРВВ 17.

Расчетное время до размыкания контактов ВРВВ 17 микропроцессоры 12 и 13 определяют по состоянию всех разомкнутых в данный момент контактов ПИ4…ПИ10.

Микропроцессоры 12 и 13 поддерживают во включенном состоянии оптореле 15 и 16 в течение всего времени, пока осуществляется обратный отсчет времени на БИ 1 и БИ 2.

При поступлении на вход БИ 1 и 2 сигнала, по его переднему фронту микроконтроллер 21 включает светодиодный индикатор 22 в режим обратного отсчета времени от начального значения, определяемого подключенной цепью управления, до 1.

Светодиодный индикатор 22 прекращает обратный отсчет после индикации значения «1» или при прекращении формирования импульса управления.

Микроконтроллер 21 осуществляет запуск индикации обратного отсчета времени по переднему фронту импульса постоянного, переменного или выпрямленного напряжения на входах цепей 23 или 24 оптоизоляции, который формирует оптореле 15 или 16 блока БОВВ 3 соответственно.

Если формирование импульса управления прекращается во время обратного отсчета (до окончания индикации показания «1»), индикатор 22 также гаснет.

Если сигналы управления обратным отсчетом присутствуют на входах цепей оптоизоляции 23 и 24 одновременно, то текущие показания индикатора 22 микроконтроллер 21 определяет меньшим значением отсчета, определяемым по началу каждого из импульсов управления на входах цепей оптоизоляции 23 и 24.

В каждом БИ 1 и 2 осуществляется контроль исправности его элементов. Контакты внутреннего реле 25 исправности каждого БИ 1 и 2 включены в цепь контроля исправности БИ. При неисправности БИ 1 или 2 или при отсутствии электропитания контакты РИ 25 разомкнуты, а индикатор БИ - выключен.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает эффективность информирования водителей транспортных средств о времени, остающемся до закрытия переезда за счет синхронизации обратного отсчета на блоке индикации с фактическим временем включения переездной сигнализации.