В современных условиях процесс автоматизации на различных технологических процессах, проникая во все сферы деятельности человека, так же следует учесть что современный грузооборот на железнодорожном транспорте растет из года в год поэтому процесс автоматизации комплектования составов является достаточно актуальной проблемой. Предложено тормозное устройство для сортировочной станции третьей ступени. Устройство позволяет анализировать скорость двигающегося вагона, управлять тормозным устройством для торможения до необходимой скорости. Система получает данные о длине состава и характеристики торможения по радио каналу интерфейса ZigBee.
Ключевые слова: сортировочная станция, тормозное устройство, интерфейс ZigBee.
Сортировочная станция — техническая железнодорожная станция, предназначенная для расформирования и формирования различных категорий поездов в соответствии с планом формирования из отдельных вагонов, выполнения операций по пропуску транзитных поездов без переработки, технического обслуживания и коммерческого осмотра составов поездов и устранения выявленных неисправностей вагонов, смены локомотивов и локомотивных бригад. Сортировочные станции являются главными опорными пунктами по организации вагонопотоков на сети железных дорог. Они обычно входят в состав железнодорожных узлов, имеющих пассажирские и грузовые станции. В таких случаях на сортировочной станции грузовые и пассажирские операции выполняют в небольшом объёме. Для посадки и высадки пассажиров в местные и пригородные поезда устраивают пассажирские остановочные пункты на главных путях. Местные погрузочно-выгрузочные операции выполняют главным образом на путях материальных складов и отдельных путях локомотивного и вагонного хозяйств. Но некоторые небольшие сортировочные станции могут иметь пассажирские и грузовые устройства примерно в объёме как и на участковой станции.
На рис. 1 приведена сортировочная станция
Рис. 1. Сортировочная станция Корнвестхайм
Располагаются сортировочные станции в районах массовой погрузки и выгрузки грузов, в местах схождения магистралей, на подходах к крупным промышленным центрам, морским и речным портам, в местах выхода из добывающих бассейнов. В большинстве случаев станция одновременно перерабатывает местные и транзитные вагонопотоки, кроме поездов, следующих на дальние расстояния без переформирования в пути следования. На рис. 2 приведена панорама сортировочного парка Лоста.
Рис. 2. Панорама сортировочного парка станции Лоста
На сети железных дорог стран СНГ сортировочные станции расположены неравномерно, в силу исторически сложившихся размещений промышленных центров и городов в разных районах сети, характеру, размерам и густоте вагонопотоков между ними. На рис. 3 показан профиль сортировочной горки.
Рис. 3. Схема плана и профиля сортировочной горки
На рис. 4 показаны точечные используемые замедлители.
Рис. 4. Точечные замедлители
Предлагается тормозное устройство 3 позиции для торможения вагонов до необходимой скорости будут использованы точечные замедлители с однотрубными жидкостно-газовыми амортизаторами. Тормозное устройство представляет собой планку длиной 6 метров на которой установлен 20 точечных замедлителей через каждые 20 сантиметров тормозное устройство двух рельсовое т. е. на каждом рельсе установлено по своей планке точечных замедлителей обе планки могут прижиматься к рельсу при помощи соответствующего электродвигателя, данный же электродвигатель и отодвигает планки от рельса. Тормозная система получает информацию от центрального диспетчерского пульта о необходимой скорости замедления вагона и прижимает планки к рельсам, далее тормозное устройство контролирует скорость вагона, контроль осуществляется благодаря наличию контактных датчиков в каждом точечном замедлителе на одной из планок. При движении колесо вагона замыкает данные контактные датчики и микроконтроллер тормозного устройства по скорости замыкания может контролировать скорость вагона. При достижении необходимой скорости электродвигатель отодвигает планки от рельс тем самым выводя точечный замедлитель из под колеса вагона.
Кроме основной функции торможения вагона до необходимой скорости тормозное устройство анализирует следующие нестандартные ситуации:
- неприбытии вагона на позицию замедления в течении 5 минут
- не замыкание контактных точечных замедлителей в конце тормозной планки (полная остановка вагона).
Об этих не стандартных ситуациях тормозное устройство сообщает на центральный пункт управления. Обмен между центральным пунктом управления и тормозным устройством производится по радиоканалу по протоколу ZigBee.
Структурная схема устройства приведена на рис. 5 состоит из следующих блоков:
- БМк — блок микроконтроллера;
- ZigBee- радиоканал для связи с центральным пультом;
- СУДВ — система управления двигателем;
- ДВ — двигатель;
- КДИС — контактные датчики измерителя скорости;
- КДПП — контактный датчик положения планки;
- СС — схема сопряжения;
- СИС — схема измерения скорости.
Рис. 5. Структурная схема устройства
Функциональная схема устройства представлена на рис. 6 состоит из следующих блоков:
- ГСС — генератор синусоидальной сигнала;
- КД — контактные датчики;
- ЭК — электронный коммутатор;
- В — выпрямитель;
- СФ — сглаживающий фильтр;
- ТШ — триггер Шмита;
- ГВЧ — генератор высокой частоты;
- AVR — микроконтроллер;
- ZB — модуль ZigBee;
- СП — супервизор питания;
- ДВ — двигатель.
Рис. 6. Функциональная схема устройства
Схема работает следующим образом, центральным звеном является микроконтроллер который информационно связан со всеми устройствами системы. Сама система построена по радиальному принципу, для связи устройства с персональным компьютером предназначен модуль ZigBee который подключается к основному микроконтроллеру по интерфейсу SPI.
Опрос контактных датчиков (контактных датчиков скорости и положения планки) производится поочередно при этом для повышения помехоустойчивости в схему введен генератор синусоидальных сигналов. Если контактный датчик замкнут то этот синусоидальный сигнал пройдя через контактный датчик поступает на схему измерителя, если контактный датчик разомкнут то соответственно не поступает.
Контактные датчики опрашиваются по средствам электронного коммутатора который непосредственно напрямую управляется микроконтроллером.
При подключении контактного датчика к микроконтроллеру сигнал проходит через электронный коммутатор выпрямляется выпрямителем сглаживается фильтром и пройдя через триггер Шмита приобретает четко цифровой уровень далее управляя электронным коммутатором микроконтроллер может подсоединить для обнаружения срабатывания следующего контактного датчика. Сигнал с триггера Шмита поступает в порт микроконтроллера который работает в режиме обнаружения прерывания. Скорость измеряется следующим образом при обнаружении замыкания контактного датчика микроконтроллер включает внутренний счетчик к которому подключен генератор высокой частоты, счетчик подчитывает количество импульсов приходящих с данного генератора. Далее при помощи электронного коммутатора к микроконтроллеру подключаются следующий контактный датчик измерения скорости при его срабатывании счетчик останавливается и контроллер фиксирует результат, тем самым зная частоту генератора частоты можно определить скорость движения локомотива, далее счетчик снова включается, коммутатор переключается для подключения третьего контактного датчика измерителя скорости при срабатывании которого фиксируется скорость на втором интервале движения и тд.
Супервизор питания предназначен для формирования сигнала сброса. Полупроводниковое реле предназначено для управления направлением вращения двигателя, при этом одна пара реле производит замыкание обмоток двигателя для вращения в одну сторону а другая пара реле используется для вращения двигателя в другую, при полностью разомкнутых реле двигатель не вращается.
Литература:
1. Кудзис, А. П. Железнодорожные вагоны / А. П. Кудзис. — М.: Высшая школа, 1988. — 342 с.
2. Долидзе, Д. Е. Оборудование сортировочных станций / Д. Е. Долидзе. — М.: Высшая школа, 1975. — 288 с.
3. Сергеев, К. Л., Жданов, В. Н. Проектирование вагонных депо и ремонтных заводов: Уч. пос. / К. Л. Сергеев, В. Н. Жданов. — М.: РГОТУПС, 2006. — 149 с.
4. Кавдин, Н. В. Основы автоматизации проектирования железнодорожных транспорта / Н. В. Кавдин — М.: Маршрут, 2004–280 с.
