28/10/2020

Десетилетие на хибридни АПУ

На територията на страната има над 760 прелеза, стопанисвани от Държавно предприятие НКЖИ. Над 2/3 от железопътните прелези са оборудвани с автоматика, осигуряваща безопасното преминаване на влак през прелеза, както следва:

  • автоматични прелезни устройства с бариери, в т.ч. в гари.
  • автоматични прелезни сигнализации.

На половината от действащите АПУ са инсталирани шосейни светофари с трета бяла светлина – приведени са в съответствие с изискванията на Наредба № 17 за регулиране на движението по пътищата със светлинни сигнали.

Предлаганите от чужди фирми у нас компютърни системи за АПУ са със сложна архитектура и висока себестойност. Допълнително у нас са въведени специфични изисквания в нормативни документи от страна на НКЖИ. Това представлява пречка за директна употреба на чужди системи за АПУ, без да бъдат адаптирани към специфичните изисквания у нас. Подобна адаптация се оказва икономически неизгодна за чуждите фирми, поради необходимостта от допълнителни разработки на хардуер и софтуер, както и последващи тестове на цялата система.

През 2005 година НКЖИ въвежда ТС-ЖИ 002-2005 [4]. Техническата спецификация е подготвена от отдели “Технологичен“ и “СТЕ”, дирекция “РПЖИ” към НКЖИ и е одобрена от Съвета по стандартизация на НКЖИ. Техническата спецификация се отнася за новостроящи се и подлежащи на реконструкция и модернизация прелезни устройства.

Това е наложило създаването на ново АПУ, отговарящо на актуалните технически спецификации и търсене на варианти за модернизация на съществуващите релейни АПУ.

Новото АПУ [1] е изградено на базата, принципите и философията за безопасно поведение на съществуващите в ДП НКЖИ релейни АПУ. В него са реализирани редица допълнителни изисквания:

  • Работа с броячи на оси /БО/.
  • Сигнализиране на водачите на МПС с лунно бяла мигаща – трета светлина.
  • Използване на нов тип лампа 12V/20/20W в шосейните сигнали СПШ за покриване на свето техническите норми.
  • Табло за далечна информация /ТДИ/ с увеличен брой информации.
  • Надеждна система за захранване с необслужвама акумулаторна батерия.

Релейната логика е адаптирана за работа с БО, но релейното управление и контрола на нишките на новия тип лампи е променено. Разработен е нов микропроцесорен модул за контрол и управление на два типа двунишкови лампи – 20V/7/7W и 12V/20/20W. Този модул е основен градивен елемент на Блок електронен /БЕ/ под наименованието „Универсална платка за управление на сигнали” /УПУС/.

Въвеждането на БЕ, отговарящ за контрола и управлението на сигналните лампи е довело до съкращаване на голям брой релета от релейната логика на АПУ. Допълнително е разработено микропроцесорно ТДИ с възможност за визуализиране на по-голям брой информации, но със запазена обратна съвместимост със съществуващите АПУ. Като алтернатива на късата електронна релсова верига КЕРВ, е разработената система от точкови пътни датчици ДП-2.

През 2006 година е произведено и пуснато в експлоатация в НКЖИ първото в България АПУ, отговарящо на ТС-ЖИ 002-2005, базирано на релейна логика, електронен контрол на ламповите сигнали, точкови датчици ДП-2 и микропроцесорно ТДИ.

На база електронния контрол на сигналите, е разработен комплект апаратура за надграждане на съществуващи релейни АПУ за сигнализиране на водачите на МПС с лунно бяла мигаща – трета светлина на СПШ.

Хибридно АПУ

Хибридното АПУ е частично модернизирано релейно АПУ [1]. Запазена е релейната логика, но е модернизиран интерфейсът. Включени са електронни модули за управление и контрол на сигнали, логически модул за пътни датчици и микропроцесорно ТДИ. Върху статив (Фигура 2.2.1‑1) са разположени релета, както и автоматични предпазители, токоизправител, преобразуватели, БЕ и други.

Фигура 2.2.1‑1

Релетата, монтирани на статива са два типа – първокласни и непървокласни по надеждност. Към първокласните спадат релетата РЭЛ1-1600. Останалите са непървокласни – от различни производители.

БЕ съдържа електронната апаратура (зададена по проект), необходима за нормалното действие на прелезното устройство.

Системата подава информация към машиниста, посредством предпрелезни светофори (ППС) за обезопасен прелез. С перлезните шосейни светофари (СПШ) се сигнализира към участниците в шосейният транспорт с лунно бяла светлина с честота 305 мигания в минута за изправно прелезно устройство при отсъствие на железопътно возило в зоната на известяване.

АПУ съдържа диагностична информационна система – табло за далечна информация (ТДИ), на което се подава информация за състоянието на прелеза в една от съседните гари или в прелезопазачницата. Таблото за далечна информация може да бъде изнесено като самостоятелно стоящо , вградено в пулт – манипулатора на гарата или в светосхемното табло (в случай на обвръзка на АПУ с гара).

Обвръзката на броячите на оси със статива на АПУ се извършва в съответствие с указанията на съответния производител.

Изборът на типа броячи на оси производство на различни фирми (централизирана или децентрализирана едноучастъкова система) не се отразява на функционалното действие на хибридната система АПУ за сигнализиране и охрана на ж.п. прелези и тя запазва алгоритъма си на работа, независимо от конкретната окомплектовка на устройството, произтичаща от разликите във философията на реализация на един или друг брояч на оси на различните фирми.

В зависимост от типа броячи на оси, когато се използва централизирана система, се монтира и касета по стандарт 19″ в шкафа с апаратура, под касетата на блок електронен (БЕ).

Интерфейсът съдържа електронни модули реализирани върху печатни платки за монтаж в касета.

C:\Users\Boris\Desktop\PhD\_nenov\metodika\mlk\DSCF1473.JPG Модулът за логически контрол (Фигура 2.2.1‑2), заменящ БВМШ (използван в релейните системи), е изграден на принципа на логически контролер.

Фигура 2.2.1‑2

Входовете следят непрекъснато контакти на пътните броячни релета релета (1Р и 2Р) и нормализиращото реле НР. Сигналът, който входовете измерват, е уникална импулсна поредица, като тази част е галванично отделена.

„Развързването” и уникалния импулсен сигнал са мерки, целящи защита от късо съединение.

Информацията от входовете се обработва от микропроцесор. Изходът е на принципа на кондензаторен дешифратор, който управлява реле 24V=(РЭЛ 1). Реле РВ е нормално задействано, според принципа на „спокойния” ток.

Таблица 2.2.1‑1 на състоянията на МЛК: „1” = ↑ „0” = ↓

ПРЕМИНАВАНЕ В НАПРАВЛЕНИЕ „Н”
Състояние № НР Светодиод
Свободно 1 1 1 зелена
Возило между

БТ 1 и 3

0 1 0 жълта
Возило между

БТ 3 и 4

0 0 0 жълта мигаща
Возило между

БТ 4 и 2

1 0 1 зелена мигаща
Свободно 1 1 1 зелена

 

Таблица 2.2.1‑2 на състоянията на МЛК: „1” = ↑ „0” = ↓

ПРЕМИНАВАНЕ В НАПРАВЛЕНИЕ „Ч”
Състояние № НР Светодиод
Свободно 1 1 1 зелена
Возило между

БТ 2 и 4

1 0 0 жълта
Возило между

БТ 3 и 4

0 0 0 жълта мигаща
Возило между

БТ 3 и 1

0 1 1 зелена мигаща
Свободно 1 1 1 зелена

 

В състояние 4 от Таблица 2.2.1‑1 и Таблица 2.2.1‑2 се измерва време на заетост на участъка на отдалечение.

При неспазена последователност на преминаване на състоянията (нарушена логика на действие на АПУ или БО) или изтекла времезадръжка, изходното реле (РВ) ще отпадне. Светодиодната индикация ще премине в червено.

Възстановяване се извършва при свободни броячни участъци, задействано НР и манипулация за далечно отваряне.

БЕ съдържа по няколко универсални платки за управление на сигналите (УПУС). Те са микропроцесорни устройства, изградени с електрони компоненти (Фигура 2.2.1‑3). Предназначени са за безконтактно управление и контрол на лампи. Основните части на модула са:

  • Микропроцесор CPU – 20MHz PIC от Mirochip.
  • Захранващ конвертор DC 5V – осигурява стабилно захранване на микропроцесора и измервателния модул.
  • Измервателен модул I – измерва тока, протичащ през нишките на лампите.
  • Галванично отделен вход OPT – обвързва се към релейната схема.
  • Безконтактни ключове KM1 – 4 канала за управление на нишките.
  • Информациони релейни изходи за състояние К1 и К2.
  • Кондезаторен дешифратор KM2 – програмируем първокласен изход.
  • Превключватели (SW) за настройка на работен режим.

Всеки УПУС е обвързан с две двунишкови лампи. Окомплектовката на БЕ за АПУ предвижда две платки за червените светлини на СПШ (платки СПШЛ и СПШД), една за белите светлини на СПШ (БУБ) и една за повторителите на СПШ (ПСПШЛ и ПСПШД), която се монтира по заявка. В УПУС честотата на мигане и мощност на лампите се задават чрез „dip” превключватели (SW), в зависимост от параметрите на лампите. УПУС осъществяват студен и горещ контрол на всяка една от нишките на лампите и автоматично превключва към втората нишка при прегаряне на първата. Състоянието на УПУС се индицира с два светодиода разположени върху лицевия панел н модула (Таблица 2.2.1‑3).

Фигура 2.2.1‑3 Блокова схема на УПУС

В зависимост от конфигурацията на пресичане на шосейния път с железопътното трасе (повече от един коловоз) в УПУС за шосейните светофари и в УПУС на повторителите им (ПСПШ) се генерира мигане с честота 60±5 мигания в минута при един коловоз.

Съотношението на импулс/пауза и в двата честотни режима е 1:110% – за светене на червените светлинина СПШ и жълтите за ПСПШ.

Източникът на мигащо напрежение с честота 30±5 мигания в минута и съотношение на импулс/пауза 1:110% – за мигане на бялата светлина на СПШ е разположен в платка БУБ (блок за управление на бялата светлина на СПШ).

Таблица 2.2.1‑3 Индикация на УПУС

Инди-

кация

Свето диод

Свети постоянно Мига с 1Hz Mига с 2Hz Не свети
LED1 Изправност и на двете нишки на крушката 1 Изгоряла на една от нишките на крушка 1 Наличие на късо съединение във веригата на крушка 1 Изгоряла крушка 1
LED2 Изправност и на двете нишки на крушката 2 Изгоряла на една от нишките на крушка 2 Наличие на късо съединение във веригата на крушка 2 Изгоряла крушка 2

В касетата на БЕ има помощни модули – Кондензаторния блок БК, който съдържа в себе си R – C вериги с различна стойност.

Чрез БК се реализират различни времезакъснения, необходими за нормалната работа на АПУ, като например при спускането на БМ спрямо включването на червените светлини на СПШ.

Първия вариант на релейната схема приложена в хибридното АПУ съдържа 6 разновидности на релета I клас. През 2013 схемата е оптимизирана, като са премахнати специфичните релета и са оставени само един тип релета РЭЛ1-1600.

За 13 години у нас хибридния АПУ се експлоатира успешно на над 200 прелеза.

В последните години се наблюдава тенденция на значително поскъпване на първокласните релета, което налага прилагането на други технологии, способни да заменят успешно първокласната релейна логика.