BLOC DE LINIE AUTOMAT

-Sisteme de dirijare a traficului feroviar-

Cuprins:

1. Tema proiectului2. Blocul de linie automat 3. Schema bloc 4. Blocul de alimentare5. Blocul de detectie a materialului

rulant6. Blocul decizie 7. Blocul semnalelor luminoase 8. Schema unui sector9. Schema logica a microcontrollerului 10. Bibliografie

1.Tema proiectului

Sa se proiecteze un bloc de linie automat care sa contina 4 sectoare de bloc si un sistem de detectie al materialului rulant .

2.Blocul linie automat

Blocul de linie automat reprezinta un echipament perfectionat pentru reglarea si asigurarea circulatiei in linia curenta.Trenul prin prezenta sa pe linie (sesizeaza prin circuitul de cale) ,isi realizeaza propria sa protectie materializata in comanda automata fara interventia operatorilor , a indicatiilor semnalelor luminoase (prin intermediul unor scheme electrice specializate).

Blocul de linie automat permite marirea densitatii circulatiei in linia curenta prin realizarea celui mai mic interval de spatiu la care se urmaresc doua trenuri.Acest interval este denumit sector de bloc (BL) si reprezinta portiunea de linie curenta cuprinsa intre doua semnale luminoase de bloc consecutive.

Blocul de linie automat este indicat a fi folosit chiar daca densitatea circulatiei nu-l solicita fiindca ,datorita lui accidentele pot fii evitate in linia curenta: ajungeri din urma,ciocniri ,produse din greseli inerente ale personalului de miscare ,sunt complet eliminate.Se usureaza coonsiderabil si munca acestui personal reducandu-se preocuparile sale in legatura cu siguranta circulatiei.

Primele forme ale blocului de linie automat au aparut acum aproape 100 de ani cand la depasirea semnalelor mecanice dotate cu elecrocuplaje de paleta, se comanda trecerea pe oprire a semnalului de catre un contact de pedala amplasat in dreptul semnalului .De atunci echipamentele de bloc de linie automata s-au perfectionat permanent ajungandu-se astazi la instalatii moderne ce permit repetarea semnalelor pe locomotive cu controlul vitezei trenului si comanda automata a opririi sale in caz de necessitate.

Legatura dintre tren si semnalele luminoase se realizeaza in mod continuu, prin intermediul circuitelor de cale amplasate pe sectorul de bloc (de regula,un sector de bloc cuprinde un singur circuit de cale ).

Blocul de linie automat din tara noastra , indiferent de varianta tehnica utilizata, cuprinde semnale luminoase cu 3 indicatii(V,G si R), iar fiecare semnal de bloc reprezinta si prevestitorul celui urmator . Ultimul semnal de bloc ,ce se afla

in fata semnalului de intrare in statie , este si prevestitorul acestuia, schema sa fiind pusa in dependent cu instalatia de centralizare electrodinamica.

In functie de liniile pe care se monteaza,BLA poate fi:

-Pentru cale dubla (cu un singur sens de circulatie);

-Pentru cale simpla(circulatie in ambele sensuri);

-Pentru cale dubla cu circulatie in ambele sensuri;

In mod normal cand linia este libera,semnalele luminoase ale blocului de linie dau indicatii permisive.Orice deranjament in circuite duce intotdeauna la indicatii restrictive,indicatia de verde trecand in indicatia de galben sau de rosu (la arderea filamentului unui bec,la un deranjament al circuitului de cale ).Semnalele luminoase ale blocului sunt permisive,avand in lungul catargului un reper de culoare alba .Acesta permite mecanicului de locomotive sa depaseasca semnalul pe rosu ,dupa o oprire prealabila si sa circule apoi cu viteza redusa (15 Km/h) pana ce intalneste semnalul urmator.

La BLA cu sens banalizat ,simultan cu punerea pe liber a semnalului de iesire , la una din statiile adiacente,toate semnalele din linia curenta corespunzatoare sensului contrar de circulatie sunt trecute automat pe oprire.Este blocata si efectuarea parcursurilor de iesire din statie care urmeaza sa primeasca trenul, catre statia expeditoare . Se realizeaza astfel “inzavorarea de sens ”, “orientarea blocului ”sau “propagarea valului de rosu”.

3.Schema bloc

4.Blocul de alimentare

Blocul de alimentare pentru circuitul de detectie si cel de decizie si comanda este impartit in doua categorii : cel principal si unul sau mai multe de rezerva; ele fiind conectate la reteaua nationala in mai multe puncte(surse).

Sunt necesare blocurile de rezerva, deoarece defectarea blocurilor principale si lipsa unor alte sisteme auxiliare cauzeaza pierderi materiale, dar ce este mai grav pierderea de vieti omenesti. De asemenea blocurile de rezerva asigura o functionare limitata a sistemului in cazul in care pe calea ferata apar distrugeri cauzate de factorul uman(furturi,distrugeri,etc).

Pentru circuitul de detectie si cel de control/decizie vom folosi o sursa stabilizata de 12V, montata alaturi de blocul de control pe mijlocul sectorului de bloc. Aceasta are urmatoare schema electrica:

Tensiunea stabilizata pe iesire de 10V pentru a asigura tensiunea la pinul de intrare al microcontrolerului de 5V. Acesta recunoaste nivelul de “1” logic in intervalul de tensiune 3,3V-6V. Transmisia pe cele doua jumatati de sector de bloc se va face prin cabluri coxiale de 75Ω , folosite in liniile de comunicatii si radiocomunicatii , care au pierderile de aproximativ 1V la 1km.

Curentul debitat de sursa pentru alimentarea microcontrolerului este aproximativ 40mA per pin, insa sursa este dimensionata la 400mA pentru prevenirea pierderilor prin cablu, intrarea pe pin fiind totusi precedata de un divizior de curent cu rol de protectie.

Sursa stabilizata de mai sus este dimensionata cu protectii la supracurent atat din partea dinspre reteaua nationala de 220V, prin sigurantele fuzibile F1 si F2,

redresorul este protejat prin intermediul sigurantei fuzibile F3 iar stabilizatorul prin F4. Protectia la impulsuri scurte pe intrare se face cu filtrul R4C2 . Protectia la supratensiuni pe iesire se face prin C4, C5, D6 pentru impulsuri scurte ale tensiunii de iesire sau pentru variatii continue in timp prin tiristorul Th la care comanda de poarta se face cu dioda zener D7.

In aceasta schema F4 ar putea fi inlaturata prin inlocuirea sigurantelor normale F1 si F2 cu unele ultrarapide.

5.Blocul detectie al materialului rulant

Sesizorul de cale cu fotorezistor

Are rol in detectia prezentei materialului rulant.El poate fi amplasat pe lungimea sectorului functionand dupa urmatorul algoritm:

La intrarea trenului in sectorul de cale se transmite un impuls care actioneaza sesizorul;

Dupa iesirea trenului din sectorul respectiv sesizorul intra intr-o stare de „repaus‟

Schema bloc pricipiala de detectie de pe un sector de bloc:

Fotorezistoarele din spectrul infrarosu R1 si R2 au o rezistenta de 5 Ω nestimulate de prezenta ledului in infrarosu. In momentul in care sunt stimulate de acesta, isi vor modifica rezistenta la 125 Ω. Cele doua rezistente corespund tensiunilor la bornele pinului microcontrolerului de 2V respectiv 5V.

In urma trecerii materialului rulant blocul de detectie transmite blocului de decizie si control informatiile necesare acestuia pentru o buna circulatie, logistica si pentru eficientizarea traficului pe calea ferata (informatii precum: pozitie, integritatea materialului rulant).

Pentru o detectie corecta fiecare vagon al trenului inclusiv locomotiva trebuie sa aiba in compunere un led pentru ca fotorezistoarele sa sesizeze prezenta fiecarui element din care este compus trenul . Daca acest lucru nu este indeplinit pot exista situatii in care sistemul nu va functiona corect si sistemul de detectie nu va fi capabil sa interpreteze daca toate vagoanele din componenta trenului au iesit sau nu de pe sectorul respectiv.De asemenea pentru o detectie corecta , aceasta ar trebui facuta intr-un spectru care nu este afectat de lumina solara , de exemplu laser.

6.Bloc decizie

Schema electrica a blocului de decizie:

Acest bloc se compune din microcontroller-ul ATMega16 (32 pini), un circuit de oscilatie pe frecventa de 8MHz şi încă unul de reset pentru reinitializarea acestuia în caz de defectiune.

Rezistentele R1 si R2 primesc de la pinul V+, alimentat de la blocul de alimentare, tensiunea atenuata de 5V. Curentul stabilit pentru sursa de alimentare este la 400mA si prin cablu coaxial va ajunge atenuat 390mA. Curentul prin R1 trebuie sa fie de maxim 40mA (cerintele uC) asa ca vom fixa valoarea minima de 39mA. Tensiunea de la bornele lui R2 va fi de 5V, ne rezulta astfel R2 stiind curentul care o strabate de 390-39mA =351mA. La o tensiune de 5V asta inseamna ca R2 va avea valoare de R2=5V/351mA = 142 Ω , vom alege valoarea standard de 150Ω. Aplicand formula divizorului de curent aflam valoarea rezistentei R1 :

351 = 390 ∙ R1/R1+R2 => R1/R1+R2 = 0,9 => R1(1-0,9) = 135 => R1 = 1,35KΩ deci vom alege valoare standard de 1K3.

Logica microcontrolerului :

Daca avem “1” logic pe pinul PD7 (corespunzator fotorezistentei de la intrarea in bloc PH1) atunci trenul a intrat pe sector, iar pe pinul PD6 (corespunzator fotorezistentei de la iesirea din bloc PH2 )“0” logic atunci trenul nu a iesit inca din sector, in momentul in care PD6 trece in ”1” logic trenul a iesit in totalitate de pe sector.

Rnestimulat =Ustare 0 logica/I =2V/400mA = 5Ω. Rstimulat = Ustare 1 logica/I =5V/400ma = 125Ω

7.Bloc semnalizare

Pentru aprinderea focului de rosu se va folosi pinul PB0 al uC care va conecta bobina releului KR la V+, acesta se va atrage si isi va inchide contactul. Tot in acest moment se atrage si bobina releului de curent alternativ K_PROT care va atrage contactul si va trimite un 1 logic la pinul PD7 de aceea dupa trimiterea semnalului la pinul PC0 microcontrolerul va verifica starea pinului PD7. Plus 1 logic pe pinul RX (PD0) al modului USART semnalizand acest lucru in statia cea mai aproapiata. Contactele Rosu_b , Galben_b si Verde_b nu sunt afectate de aprinderea acestor focuri.

Pentru aprinderea focului de galben se va folosi pinul PB1 actionand astfel contactul releului KG. Tot in acelasi moment se atrage si releul de protectie K_PROT2, care trimite semnal pe pinul PD6 al microcontrolerului. Dupa trimiterea semnalului de aprindere pe PB1 acesta va verifica starea pinului PD6 iar daca nu gaseste “1” va scrie “1” logic in registrul UDR si trimite pe pinul RX (PD0) al modului USART pentru semnalarea defectiunii in statia cea mai apropiata. Dupa aceea se scrie “1” logic in pinul PC0 pentru aprinderea focului de rosu pe directia opusa, urmarind si pinul care semnalizeaza protectia becului de Rosu PC3. Dupa aprinderea focului de galben se va trimite prin modulul USART valoarea “11” microcontrolerului urmator pentru a-i spune sa treaca semanlul sau pe rosu.

Pentru aprinderea focului de verde se foloseste pinul PB2 pentru directia directa si PC2 pentru directia inversa. Dupa aprinderea acestuia microcontrolerul trimite valoarea “111” , modulului urmator pentru a-i transmite ca trenul nu a ajuns.

Dupa numararea a patru impulsuri consecutive primite de unul dintre contacte microcontrolerul considera ca trenul trece pe acel sector de bloc si schimba starea semnalului pe rosu, si transmite in statie si la blocul vecin prezenta acestuia prin trimiterea mesajului “1111”. In cazul in care numarul de impulsuri va fi mai mic de patru microcontrolerul va considera contactul actionat de alte elemente si nu de materialul rulant.

Schema blocului se semnalizare nu este prevazuta cu un Rosu de rezerva , in schimb releele de protectie demonstreaza functionalitatea corecta a sistemului .

8.Schema unui sector

9.Schema logica a uC

10.Notiuni de fiabilitate si mentenanta

FIABILITATE:

Microcontrolerul

Introducerea in microcontroller a unei tensiuni mai mari de 12V duce la arderea acestuia

Introducerea in microcontroller a unei tensiuni mai mici de 5V duce la nefunctionarea corecta a acestuia . Alimentarea la pini diferiti poate duce la arderea microcontrolerului .

Blocul de semnalizare

Arderea filamentului verde duce la aparitia semnalului de galben

MENTENANTA

Asigurarea si verificarea echipamentelor periodic.

Verificarea tensiunii de alimentare a microcontrolerului .

Detectarea rapida si rezolvarea defectiunilor .

Asigurarea temperaturii optime functionarii echipamentului.

Izolarea echipamentelor impotriva umiditatii.

Verificarea functionarii corecte a semnalelor de bloc si in cazul defectarii acestora rezolvarea urgenta a defectiunii.

In cazul produceri unei pene de curent ,asigurarea circuitului cu un grup electrogen pentru functionarea continua a echipamentelor .

Prevederea dispozitivelor cu butonul de reset pentru a reveni la o stare initiala .

10.Bibliografie

1. wikipedia.org2. Curs Sisteme de Dirijare a Traficului Feroviar3. Laborator Sisteme de Dirijare a Traficului Feroviar : “Detecția materialului

rulant”, “Blocuri de linie automate”