Перспективная микропроцессорная модель управления СЦБ на железной дороге

Актуальность

Основной вид транспорта в Российской Федерации – железнодорожный. На его долю приходится более 80 и около 40% всего объёма соответственно грузовых и пассажирских перевозок, выполняемых транспортом общего пользования. Железные дороги, будучи основой транспортной системы Российской Федерации, имеют чрезвычайно важное государственное, экономическое, социальное и оборонное значение. Однако железная дорога является источником повышенной опасности для людей, поэтому вопросы обеспечения безопасности движения являются ключевыми.

Безопасность движения на железнодорожном транспорте – это комплекс организационно-технических мер, направленных на снижение вероятности возникновения фактов угрозы жизни и здоровью пассажиров, сохранность перевозимых грузов, объектов инфраструктуры и подвижного состава железнодорожного транспорта, экологическую безопасность окружающей среды. Одним из основных инструментов обеспечения безопасности являются системы железнодорожной автоматики. Одной из которых является система сигнализации, централизации и блокировки(СЦБ), разрешающей или запрещающей прием поезда на станцию, пропускающей или задерживающей состав при его отправлении со станции, контролирующей положение стрелок и запирающей их в одном из крайних положений для пропуска состава.

Цель

Изготовить натурный макет и апробировать на нём аналог цифровой системы СЦБ.

Задачи

1. Провести анализ существующих систем сигнализации, централизации и блокировки(СЦБ) на железной дороге, которые применяются для обеспечения безопасности и регулировки движения поездов.
2. Предложить варианты улучшения уже имеющихся схем
3. Разработать действующую модель установки (натурный макет СЦБ).
4. Протестировать работу системы, внести необходимые корректировки.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Микроконтроллер Ардуино Uno  – 2 шт.
• Макетная плата – 2 шт.
• Имитатор рельсовой цепи, изготовленный из медного провода – 4 шт.
• Макет светофора – 4 шт.
• Блок питания – 2 шт.
• Макет железной дороги – 1 шт.
• Макетный ландшафтный стенд – 1 шт.

Описание

На начальном этапе авторами был сделан  обзор существующей системы СЦБ на железной дороге, который выявил  следующие недостатки, из которых стоит выделить следующие: высокая цена на элементы и оборудования; необходимость в большом количестве пространства для размещения аппаратуры и дорогостоящее обслуживание оборудования СЦБ (чистка, замена, регулировка, проверка реле и других элементов  КИП).

Далее авторы исследовали возможности использования микропроцессорных систем для решения задачи СЦБ на железной дороге при этом выделены следующие преимущества микропроцессорных систем:

• цифровой канал связи имеет большую пропускную способность
• дискретный характер сигнала позволяет легко избавиться от помех, и эффективно бороться с помехами высокого уровня
• цифровые системы позволяют хранить данные практически неограниченное время и извлекать их многократно без повреждения
• цифровая техника имеет малые габариты, потребляемую мощность и высокое быстродействие
• устройства управления, построенные на микропроцессорах, имеют функциональное разнообразие, что улучшает потребительские свойства систем управлении

Была разработана цифровая система СЦБ. Для апробации работы предлагаемой цифровой схемы был изготовлен натурный стенд с расположенной на нём макетной действующей железной дорогой. Роль рельсовой цепи сыграл вывод медного провода, закреплённого в районе заезда поезда на блок-участок рядом с рельсом. Возле каждого заезда стоит трёхсекционный светофор, где находятся три цветных светодиода (красный, жёлтый и зелёный). Управление осуществляется с Ардуино в соответствии с написанным скетчем. При проезде поезда мимо светофора срабатывает рельсовая цепь (выполнена в виде отрезка медного проводника возле основного рельса, расположенного на въезде на блок-участок), сигнал с рельсовой цепи (имитатора) далее поступает на вход Ардуино, и в соответствии с программой от микроконтроллера посылаются управляющие сигналы на соответствующие светофоры (цветные светодиоды) согласно правилам заезда поездов на блок-участки.

Результаты работы/выводы

В результате работы была создана цифровая система СЦБ, которая по многим параметрам превосходит ныне существующую аналоговую систему, используемую в настоящее время на железной дороге.

Проведённая на изготовленном макете апробация предлагаемой цифровой системы СЦБ показала полную функциональную заменяемость ныне существующей аналоговой системы СЦБ на железной дороге.

Перспективы использования результатов работы

Проект можно использовать в процессе обучения студентов по специальности «Автоматика и телемеханика (на железнодорожном транспорте)».

 Решения, предлагаемые в проекте, могут быть предложены для использования в системах СЦБ на железной дороге.