CC BY
11н и о
РАЗДЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 656.256.3
DOI 10.37539/2782-3075.2022.6.3.002
Ваисов Олег Кахрамонович, Старший преподаватель, Ташкентский государственный транспортный университет, г. Ташкент Vaisov Oleg Kahramonovich, Tashkent state transport university, Tashkent
АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА ДЕШИФРАТОРА ЧИСЛОВОЙ КОДОВОЙ АВТОБЛОКИРОВКИ НА ОСНОВЕ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ANALYSIS AND DEVELOPMENT OF A NUMERICAL CODE AUTOLOCKING DECODER BASED ON MICROELECTRONIC DEVICES
Аннотация: в статье рассмотрены вопросы перевода релейно-контактных элементов на микропроцессорную и микроэлектронную элементную базу действующих систем автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. Разработана функциональная схема микропроцессорного дешифратора с двухканальной системой обеспечение безопасности функционирование микропроцессорных устройств и алгоритм работы дешифратора сигнальной точки, кодовой автоблокировки на основе анализа кодового путевого трансмиттера.
Abstract: the questions of translation ladder elements on a microprocessor and microelectronic components based on existing systems, automation and remote control on a railway. Developed a functional diagram of the microprocessor decoder with two-channel system security and operation of microprocessor-based algorithm decoder signal point, auto-lock code based on the analysis of the code track transmitter.
Ключевые слова: анализа дешифратора числовой кодовой автоблокировки, микропроцессорный дешифратор, функциональная схема.
Keywords: analysis of the decoder of the numerical code auto-blocking, microprocessor decoder, functional diagram.
Актуальность данной темы продиктовано недостаточностью дешифратора числовой кодовой автоблокировки, что объясняется следующими факторами: наличие элементов с низкой надёжностью (электролитические конденсаторы большой емкости и др.); работа большого числа контактных электромагнитных реле в динамическом режиме при коммутации цепей с индуктивной нагрузкой (все реле дешифратора). В развитии систем железнодорожной автоматики и телемеханики большое внимание уделяется процессу ввода в систему железнодорожной автоматики и телемеханики микропроцессорных устройств, типа однокристального микроконтроллера. Разработка дешифратора числовой кодовой автоблокировки на микропроцессорной и микроэлектронной элементной базе повысит быстродействие и надежность расшифровки числовых кодов и уменьшит эксплуатационные расходы. Микропроцессорный дешифратор числовой кодовой автоблокировки выполнен на микропроцессорной основе с применением PIC процессора. В процессе разработки проведен функциональный анализ работоспособности устройств расшифровки и контроля, оптимизация функционирования структурных и принципиальных схем, с применением программного обеспечения PROTEUS. Дешевизна и малые габариты однокристальных микроконтроллеров, позволяют повысить надёжность устройств, выполненных на их основе, за счёт возможности резервирования и самодиагностики [1]. С помощью этих устройств расшифровываются числовые кодовые сигналы, воспринимаемые из рельсовой цепи импульсным путевом реле, и включаются сигнальные реле, управляющие огнями светофора. Анализа существующих безопасных микропроцессорных устройств показал, что одиночные 22
отказы аппаратных и программных средств не должны приводить к опасным отказам системы и должны обнаруживаться с заданной вероятностью при рабочих и тестовых воздействиях не позднее, чем в системе возникнет второй отказ. Эту концепцию можно реализовать, если при разработке микропроцессорных устройств применять защищенные от отказов аппаратные средства и защищенное от ошибок программное обеспечение. В целом безопасность достигается благодаря резервированию аппаратных и программных средств, организации внутрипроцессорного и межпроцессорного контроля. Таким образом, разработана функциональная схема микропроцессорного дешифратора (рис.1) с дублированной (двухканальной) системой обеспечение безопасности функционирование микропроцессорных устройств.
Рисунок 1 - Функциональная схема микропроцессорного дешифратора
Где, Ф - фильтр(в качестве фильтра используется RS - триггер);
- ГР1, ГР2, ГР3, ГР4 - гальваническая развязка (блоки увязки микроконтроллера с
реле);
- ГТИ - генератор тактовых импульсов (генератор с кварцевым резонатором);
- БП - блок питание (питание схемы осуществляется через стабилизатор КР142ЕН5А, на вход которого должно подаваться напряжение в пределах 4^15 В, а с выхода снимается стабилизированное напряжение +5 В);
- МК1 и МК2- микроконтроллеры типа PIC16F84A;
- БСС1 и БСС2 - безопасные схемы сравнения;
- ОУ1 и ОУ2 - объекты управления (соответственно реле З и Ж);
- Z1, Z2, Y1 и Y2 - правильные кодовые комбинации;
- W1 и W2 - неправильные кодовые комбинации.
Дублированная (двухканальная) система (рис.1) включает в себя две одинаковые микроконтроллеры (МК1 и МК2) с одинаковыми программами. Работа микроконтроллеров синхронизирована с целью обеспечения параллельной и синфазной обработки информации. Результаты выполнения программ Z1 и Z2 сравниваются внешней безопасной схемой сравнения БСС. При Zi = Z2 действие передается в объект управления. Эта структура одна из наиболее распространенных на практике безопасных структур. Минимальная кратность не обнаруживаемых отказов в этой структуре равна двум - по одному отказу в каждом микроконтроллере, которые одинаковым образом искажают выходные сигналы Z1 и Z2 (Y1 и Y2). Одиночные отказы не опасны [2]. В качестве микроконтроллера выбран однокристальный PIC процессор серии PIC16F84 нашедший широкое применение в системах автоматического управления. Разработан алгоритм работы дешифратора сигнальной точки, кодовой автоблокировки [3]. Аппаратная часть реализована на PIC процессоре, который работает от напряжения +5В, имеет два порта ввода вывода, пятиразрядный и восьмиразрядный [4]. Анализ кодов КПТШ-5 показал, что их период следования равен 1,6с., и отличаются они между собой только длительностью импульсов и их количеством.
Заключение. Таким образом, можно выделить основные задачи алгоритма работы дешифратора числовых импульсов: полученный выпрямленный сигнал процессор должен проанализировать на значение амплитуды; если амплитуда достаточного уровня, должен запускаться таймер отсчета и длительности импульса; по полученным временным значениям программа центрального процессора (ЦП) должна проанализировать, к какому коду принадлежит данный импульс. Работать дешифратор начинает с момента приёма фронта импульса, включением таймера, отсчёта 1,6с и счётчика, считающего длительность импульсов. Полученное значение счётчика, по прошествии 1,6с, сравнивается с эталонным значением, если оно в пределах значения какой-либо кодовой комбинации, то идет дальнейшая обработка сигнала, а если нет, то производится выход из подпрограммы. Формирователь импульсов, КПТШ, из-за износа механических частей не может достаточно точно вырабатывать импульсы, поэтому в программу внесён разброс по измерению длительности импульса, и он произведен в произвольной форме ±2мс, тогда, например, длительность первого импульса кода З (tj) задаётся в программе как 77 < tj < 81мс [5].
Список литературы:
1. Казаков А.А., Бубнов В.Д., Казаков Е.А. Системы интервального регулирования движения поездов. - М.: Транспорт, 1986. - 399 с.
2. Федоров Н.Е. Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями: Учебное пособие. - Самара: СамГАПС, 2004. - 132 с.
3. Булавский П.Е. Оценка времени выполнения технологических процессов электронного документооборота технической документации систем железнодорожной автоматики и телемеханики на основе сетей Петри / П.Е Булавский, О.К. Ваисов // Наука. Исследования. Практика: сборник статей международной конференции (Санкт-Петербург, Октябрь 2019). - СПб.: ГНИИ «Нацразвитие», 2019. С. 126-130
4. Булавский П. Е. Моделирование и оценка времени поиска и устранения отказов систем железнодорожной автоматики и телемеханики с помощью сетей Петри /П.Е. Булавский, О.К. Ваисов И.Н. Быстров// Автоматика на транспорте. - 2019. - Т.5. - №4. - С. 478-492.
5. Булавский П. Е. Моделирование процессов электронного документооборота технической документации с помощью сетей Петри / П.Е. Булавский, О.К. Ваисов // Автоматика на транспорте. - 2019. - Т.5. - №3. - С. 375-390.
