На плате блока коммутации кроме разъемов установлены элементы защиты электрических цепей от токов короткого замыкания, защиты от токов самоиндукции. На плате также установлены переключатели подключения резисторов нагрузки в интерфейсных линиях связи. Конструктивно ЭБ КППУ-6 выполнен в виде трех модулей: модуль индикации ИТ4.036.706,  модуль управления ИТ4.036.716, модуль коммутации ИТ5.102.751.

Принцип работы поясняется по блок-схеме (рисунок 7.4).

 

Электрические связи между модулями выполнены с помощью плоских кабелей. На платах модулей установлены ответные разъемы с защелками (принудительными фиксаторами).

На плате модуля управления установлен разъем USB для подключения технологического компьютера, на котором установлена сервисная программа. Программа предназначена для проведения тестирования системы, наблюдения функционирования системы в различных режимах работы, настройки параметров системы.

Модуль индикации ИТ4.036.706

Модуль индикации выполнен в виде моноблока. Крепление модуля к корпусу ЭБ осуществляется с помощью 6-ти шпилек. Модуль индикации электрически соединен с модулем управления ЭБ шлейфовым кабелем.

Внешний вид фальшпанели показан на рисунке 7.5.

Модуль индикации является связующим элементом между системой и обслуживающим персоналом.

На лицевой панели модуля индикации расположены светодиодные индикаторы, двухразрядный цифровой индикатор и две кнопки управления, а также пояснительные надписи.

Светодиодный индикатор «ПИТАНИЕ ВКЛЮЧЕНО» сигнализирует о работе электронного блока.

Светодиоды из группы «ИНТЕРФЕЙС» индицируют процесс обмена информацией либо с сервисной программой, либо с информационной системой электропоезда.

Светодиоды из группы «СИГНАЛЫ УПРАВЛЕНИЯ» при установке на электропоезде не используются.

Светодиоды из группы «ОБРЫВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ОДМ» и группы «ОБРЫВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ЭПК» сигнализируют о состоянии системы.

Светодиоды из группы «НАЛИЧИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ТЦ» индицируют о наличие давления в тормозных цилиндрах каждой колесной пары.

При проведении проверки сброса воздуха из тормозных цилиндров, результаты отображаются на светодиодных индикаторах из группы «КОНТРОЛЬ ВРЕМЕНИ СБРОСА ВОЗДУХА ИЗ ТЦ». Если время сброса воздуха из тормозного цилиндра конкретной колесной пары не превышает нормативного времени – загорается светодиод зеленого цвета, в противном случае – красного цвета.

Запуск теста проверки сброса воздуха из тормозных цилиндров осуществляется с помощью кнопки «ТЕСТ». При движении электропоезда данная кнопка блокируется.

Двухразрядный символьный индикатор предназначен для отображения неисправностей, если таковые имеются, в системе.

При отсутствии неисправностей в системе на индикаторе отображается значение «00». Если обнаружена неисправность в системе – выводится код ошибки согласно таблице 7.2. При наличии более одной неисправности, отображение кодов ошибок осуществляется по кольцу.

При наличии неисправности(ей) в системе код ошибки формируется следующим образом:

• левый символ индикатора – номер колесной пары;
• правый символ – см. таблицу.

Таблица 7.2 Коды ошибок в системе управления

Коды ошибок	Классификация кода ошибки
X1	Обрыв цепи или неисправность канала 1 осевого датчика
Х2	Обрыв цепи или неисправность канала 2 осевого датчика
Х3	Обрыв цепи или неисправность осевого датчика
Х4	Обрыв цепи или неисправность впускного ЭПК
Х5	Обрыв цепи или неисправность сбрасывающего ЭПК
Х6	Обрыв цепи(ей) или неисправность модуля ЭПК
Х7	Обрыв цепи или неисправность датчика давления
Примечание	X – номер колесной пары; Неисправность датчика давления отображается только при использовании датчика давления. Если используется сигнализатор давления – неисправность не отображается.

Модуль управления ИТ4.036.716

Модуль управления (далее МУ) состоит из печатной платы с установленными радиоэлектронными компонентами. В корпусе прибора МУ установлен на 8-и стойках. Электрические соединения с модулем индикации выполнены через разъемы с помощью плоских кабелей. Для сопряжения с блоком коммутации, на плате установлены два разъема для подключения плоских кабелей.

Общая синхронизация всех узлов МУ осуществляется от кварцевого генератора с частотой 24 МГц.

МУ состоит из следующих функциональных узлов:

• узел блока питания, для обеспечения всех узлов системы вторичными напряжениями питаниями;
• узел приема сигналов от ОД;
• узел анализа состояния цепей ОД;
• узел первичной обработки сигналов от ОД;
• узел расчета ускорения/замедления каждой колесной пары;
• узел формирования напряжений питания ОД;
• узел приема сигналов от датчиков и/или сигнализаторов давления;
• узел анализа состояния цепей управления ЭПК;
• узел счета времени сброса воздуха из тормозных цилиндров;
• узел формирования сигналов управления ЭПК, закрытия и блокировки дверей, управления МРТ;
• узел силовых ключей управления ЭПК;
• узел энергонезависимой памяти для хранения событий в системе управления;
• узел системного времени;
• узел формирования интерфейса RS-485;
• узел формирования интерфейса CAN (основной канал);
• узел формирования интерфейса CAN (резервный канал);
• узел обмена по интерфейсу USB с технологическим компьютером;
• узел опроса бортовых кнопок и выдачи сигналов управления светодиодным индикаторами “НОРМА” и “ОТКАЗ”, установленными по обоим бортам электропоезда.

МУ представляет собой сложное устройство, принцип работы которого поясняется по блок-схеме (рисунок 7.6).

Узел приема сигналов от осевых датчиков

Узел осуществляет прием сигналов от осевых датчиков, расположенных на торцах осей колесных пар. Он обеспечивает гальваническую развязку цепей ОД от модуля управления.

Сигналы от ОД в виде прямоугольных импульсов положительной полярности и длительностью 100 мкс поступают на вход микросхемы. Передача информации от ОД на узел приема в виде токовых сигналов обеспечивает помехоустойчивость канала передачи прямоугольных импульсов.

После оптопар сигналы поступают на входы триггеров Шмидта. Сформированные сигналы поступают на входы узлов первичной обработки сигналов от ОД. Эти же сигналы поступают на вход узла расчета относительного ускорения по каждой колесной паре и на вход узла анализа состояния цепей ОД.

Узел анализа состояния цепей ОД

Сформированные входные сигналы от ОД поступают на вход узла анализа состояния цепей. Узел представляет собой цифровой автомат, построенный на микросхеме ПЛИС фирмы Altera. Сигналы состояния цепей ОД поступают на вход узла формирования сигналов управления и при сигнале аварии ОД (отказ обоих каналов) блокируют канал управления электропневмоклапанами по данной колесной паре.

Узел первичной обработки сигналов от ОД

Узел представляет собой 6-ти канальное устройство. Сигналы на вход узла поступают от узла приема сигналов от ОД. Узел первичной обработки сигналов реализован в виде цифрового автомата.

Алгоритм обработки входных сигналов обеспечивает подавление помех, неизбежно появляющихся в линиях связи между ОД, как источниками информации, и модулем управления. В алгоритме использованы специальные математические методы фильтрации и сглаживания характеристик длительностей входных импульсов.

Узел расчета ускорения/замедления по каждой колесной паре

Узел расчета ускорения/замедления представляет собой цифровой автомат. Входными данными для расчета ускорения/замедления колесных пар являются импульсы от ОД.

Эта информация передается на вход алгоритма по ускорению для принятия решения по выработке управляющих воздействий на ЭПК каждой колесной пары.

Узел формирования напряжений питания ОД

ОДМ-2, устанавливаемые на вагон, двухканальные. Оба канала равноправные. Два канала используются для целей повышения живучести системы.

Выбор каналов осуществляется центральным процессором на основании информации, полученной от узла анализа цепей ОД.

Переключение каналов производится путем подачи напряжения питания на соответствующий канал ОД. Определение «первый» или «второй» канал ОД является чисто условным.

Центральный процессор производит переключение на второй канал ОД в случае отказа первого канала, при этом выдается световая сигнализация о выходе из строя одного из каналов ОД на лицевую панель ЭБ, где красным свечением загорается соответствующий светодиод из числа светодиодов «ОБРЫВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ОДМ» из группы светодиодов «Колесные пары». Если оба канала ОД выйдут из строя, то через 5 секунд канал управления данной колесной пары будет отключен, что отобразится на лицевой панели ЭБ одновременным постоянным свечением красным светом всей группы светодиодов соответствующей колесной пары из числа светодиодов «Колесные пары».

Узел приема сигналов от датчиков или сигнализаторов давления

Источниками сигналов для узла могут служить как датчики давления, так и сигнализаторы давления. Узел предназначен для согласования нагрузок от источников сигнала. Эта информация через оптоэлектронную развязку поступает в центральный процессор и на узел формирования сигналов управления ЭПК.

Датчики давления должны иметь токовый выход в диапазоне 4-20 mA. Сигнализаторы давления – контакты “сухая пара”.

Выбор источника сигнала осуществляется с помощью переключателей, расположенных на плате модуля управления и с помощью программной настройки ПО электронного блока. Программная настройка осуществляется сервисной программой.

Узел анализа состояния цепей управления ЭПК

Напряжение опроса состояния цепей ЭПК подается от модуля питания прибора.

Состояние цепей управления ЭПК через оптоэлектронную развязку поступает на вход узла формирования сигналов управления ЭПК. Анализ производится по каждой цепи управления для впускных и сбрасывающих клапанов. В случае неисправности (обрыве) в цепях управления ЭПК канал

управления колесной пары блокируется даже при наличии управляющего воздействия со стороны центрального процессора.

Узел счета времени сброса воздуха из тормозных цилиндров

Узел счета времени сброса воздуха из тормозных цилиндров представляет собой цифровой автомат, построенный на базе микросхемы ПЛИС фирмы Altera.

На вход автомата поступает следующая информация:

• наличие давления в тормозном цилиндре (от датчика и/или сигнализатора давления);
• наличие сигнала управления сбрасывающим клапаном;
• сигнал разрешения счета.

Результатом работы является промежуток времени от подачи сигнала управления на катушку сбрасывающего клапана до момента опустошения тормозного цилиндра.

Дискретность счета времени сброса воздуха из тормозных цилиндров составляет 1 миллисекунду. Максимальное время счета составляет 2 секунды.

Узел формирования сигналов управления

Узел формирование сигналов управления представляет собой 6-ти канальный цифровой автомат. На вход автомата по каждому каналу поступает информация:

• от центрального процессора сигналы управления ЭПК при обнаружении повышенного проскальзывания колесной пары или превышения порога по замедлению колесной пары;
• от узла анализа цепей ОД;
• от узла состояния цепей управления ЭПК;
• от узла датчиков и/или сигнализаторов давления.

На основании этой информации принимается решение о выдаче реальных сигналов управления на ЭПК.

Если обнаружен отказ по электрическим цепям ОД или ЭПК, канал управления автоматически блокируется до восстановления нормального состояния электрических цепей.

В автомате реализован алгоритм счета продолжительности времени однократного воздействия на ЭПК по сбросу воздуха. По нормам МСЖД в целях обеспечения безопасности движения такое воздействие не должно превышать

5 секунд. Если продолжительность воздействия превышает этот норматив, а колесная пара имеет при этом непрекращающееся повышенное проскальзывание, автомат снимает сигналы управления с клапанов и блокирует канал управления колесной пары. При этом выдается на панель управления ЭБ соответствующая световая индикация. После восстановления угловой скорости колесной пары, автомат переходит в исходное состояние и готов к выполнению очередной команды управления, а горевшая на лицевой панели ЭБ световая индикация гаснет.

Узел силовых ключей управления ЭПК

Узел силовых ключей осуществляет непосредственно управление катушками ЭПК. Этот узел реализован на полевых транзисторах.

Узел имеет гальваническую развязку между низковольтными цепями выработки управляющих воздействий и исполнительными высоковольтными ключами.

Транзисторы защищены диодами от токов самоиндукции. Для защиты транзисторов от токов короткого замыкания в каждом канале управления установлены самовосстанавливающиеся предохранители.

Узел встроенного регистратора (энергонезависимой памяти)

Узел встроенного регистратора предназначен для хранения паспортных данных КППУ-6, а также хранения данных о наработке прибора в часах и общем пробеге электропоезда в километрах. Емкость памяти обеспечивает накопление без перезаписи информации до 1 года. Если количество информации будет превышать лимит памяти, старые записи будут перезаписываться новыми.

Узел системного времени

Узел системного времени реализован на микросхеме Dallas. Питание часов осуществляется от литиевой батареи CR2032, установленной на плате МУ в специальном держателе. В узле ведется автоматический счет текущей календарной даты и времени.

Установки даты и времени производится от технологического компьютера с установленным программным обеспечением по интерфейсной линии связи USB.

Узел формирования интерфейса RS-485

Узел предназначен для формирования электрических сигналов стандарта RS-485. Узел обеспечивает гальваническую развязку между электрическими цепями модуля управления и линией связи.

Интерфейс предназначен для осуществления обмена информацией между КППУ-6 и сервисной программой, установленной на технологическом компьютере.

Узел формирования интерфейса CAN

Согласно техническому заданию электронный блок оснащен двумя каналами интерфейса CAN. Оба узла предназначены для формирования электрических сигналов стандарта CAN. Они обеспечивают гальваническую развязку между электрическими цепями модуля управления и линиями связи.

Интерфейсы предназначены для осуществления обмена информацией между КППУ-6 и информационной системой электропоезда.

Состав информационных данных уточняются на стадии проектирования.

Узел опроса бортовых кнопок и управления бортовыми индикаторами

По обоим бортам электропоезда установлены кнопки запуска автоматического тестирования работы электропневмоклапанов и светодиодные индикаторы общего состояния системы противоюзной защиты “НОРМА” или “ОТКАЗ”.

Управление светодиодными индикаторами осуществляется центральным процессором, расположенным на плате модуля управления. Выходные цепи управления светодиодными индикаторами оборудованы самовосстанавливающимися предохранителями. Они защищают выходные транзисторы от повреждений при неполадках во внешних электрических цепях электропоезда.

После запуска системы и проведения цикла диагностики, на бортовые светодиодные индикаторы выдается интегральная информация об общем состоянии системы противоюзной защиты. Если все цепи и узлы системы исправны, зажигается индикатор зеленого цвета. Если в системе обнаружена какая-либо неисправность – зажигается индикатор красного цвета. Уточнить вид неисправности можно по индикации на лицевой панели электронного блока или с использованием технологического компьютера.

Бортовые светодиодные индикаторы включены только на стоянке. С началом движения они гаснут.

С помощью бортовых кнопок проводится цикл автоматической проверки работоспособности ЭПК.

Цикл проверки следующий:

• после однократного нажатия кнопки гаснет светодиод общего состояния системы (“НОРМА” или “ОТКАЗ”);
• после временной задержки выдается команда на сброс воздуха из тормозного цилиндра первой колесной пары;
• индикатор наличия воздуха в тормозном цилиндре первой колесной пары должен погаснуть и по наполнению тормозного цилиндра – вновь зажечься;
• производится замер времени сброса воздуха;
• если время сброса воздуха не превышает норматива, должен на 1 секунду загореться светодиод зеленого цвета “НОРМА” и погаснуть;
• если время сброса превышает норматив – загорится на 1 секунду светодиод красного цвета “ОТКАЗ” и погаснет;
• далее после временной задержки производится проверка времени сброса воздуха из тормозного цилиндра второй колесной пары и т.д.;
• после окончания проверки всех колесных пар и после временной задержки на бортовые индикаторы вновь выводится информация об общем состоянии системы.

Бортовые кнопки при начале движения блокируются.