ZE SZ Y T Y N A U K O W E POLITEC H N IK I ŚLĄSKIEJ Seria: TR A N SPO R T z. 43
2001 N r kol. 1529
Jerzy M IK ULSKI Jakub M ŁY Ń CZA K
KOMPUTEROWA DIAGNOSTYKA NAPĘDU ZWROTNICOWEGO
S treszczenie. W artykule przedstaw iono koncepcję kom puterowej diagnostyki napędu zw rotnicow ego. N apęd zwrotnicow y je st bardzo w ażnym urządzeniem sterow ania ruchem kolejow ym , od którego w dużej m ierze zależy bezpieczeństw o pasażerów i przewożonych tow arów oraz ciągła i niezakłócona praca stacji kolejowej. Obecnie stosowane urządzenia srk nie diagnozują pracy napędów zw rotnicow ych w sposób w ystarczający.
CO M PU TER DIAGNOSTICS OF ELECTRIC POINT M ECH AN ISM
Sum m ary. In this article the conception o f com puter diagnostics o f electric point m echanism is represented. Electric point m echanism is very im portant in controlling railway traffic, on w hich depend safety o f passengers, cargo, besides long-tim e and useful work o f railw ay stations. N ow adays usage o f equipm ent o f railway traffic system s do not fully diag
nose the w ork o f electric point mechanisms.
1. W STĘP
Zw iększające się zapotrzebowanie na m etody i środki diagnostyki technicznej, będące w ynikiem now oczesnego sposobu tw orzenia urządzeń i system ów sterow ania ruchem kolejo
w ym , w ychodzi naprzeciw uw arunkow aniom działalności PKP, gdyż obecnie na PKP nie stosuje się specjalnych system ów diagnostycznych urządzeń stacyjnych.
Przy dążeniu do zw iększenia bezpieczeństw a przy ciągle zm niejszającym się personelu obsługi i uproszczenia jego pracy na stacjach kolejow ych należy szerzej zająć się pojęciem diagnostyki wyprzedzającej (diagnostyki dynam icznej) oraz diagnostyki eksploatacyjnej [2], [3], [4],
W artykule przedstaw iono koncepcję komputerowej diagnostyki napędu zw rotnicow ego [5], N apęd zw rotnicow y je st elem entem , który ma duży w pływ na bezpieczeństw o ludzi i tow arów przem ieszczających się po sieci kolejowej. N apęd zw rotnicow y odgryw a ważną rolę w pracy stacji kolejowej. Szybkie przestawianie zw rotnic je st istotnym warunkiem spraw nego przeprow adzania procesów sterow ania ruchem kolejow ym , dlatego też napęd zw rotnicow y stanowi ważne ogniw o w system ie sterow ania ruchem kolejow ym .
94 J. M ikulski, J. M łyńczak
2. ST A N O W ISK O D IA G N O ST Y CZ N E
Stanow isko diagnostyczne dla napędu zw rotnicowego pow inno charakteryzować się m o
dułow ą i uniw ersalną budową, ponadto powinno mieć m ożliwość rozbudowy o stanowisko diagnostyczne dla innych urządzeń sterowania ruchem kolejowym . Zaproponow ane stanowi
sko diagnostyczne składa się [5]:
• z kom putera diagnostycznego,
• ze sterow nika diagnostycznego,
• z interfejsu łączącego stanow isko z pulpitem nastawczym.
Schem at blokow y stanow iska diagnostycznego przedstaw ia rys. 1.
□
K o m p u te rd ia g n o sty c z n y
S te ro w n ik d ia g n o sty c z n y
"2^>T
N a p ę d y z w ro tn ic o w e
Rys. 1. Schemat blokow y stanowiska diagnostycznego Fig. 1. The błock chart o f diagnostic system
Należy zauw ażyć, że w przyjętym schemacie urządzenia diagnostyczne nie w ysyłają żadnych sygnałów do napędów zw rotnicow ych ani innych urządzeń sterow ania ruchem ko
lejow ym . Jest to istotna cecha rozwiązania, poniew aż nie ingerując w zależności stacyjne, zapew nia się bezpieczeństw o zaproponowanego rozwiązania.
Jako urządzenie diagnostyczne zaproponowano rozwiązanie oparte na sterow niku B&R serii 2003 [1], Sterow nik ten może być połączony z kom puterem diagnostycznym za pom ocą łącza RS232, m agistrali CAN lub innej magistrali. W przypadku kom puterow ych pulpitów nastaw czych rola interfejsu sprow adza się do ewentualnej zm iany sposobu transm isji danych z pulpitu do kom putera diagnostycznego. W iększe znaczenie będzie m iał interfejs w przypadku kostkow ego pulpitu nastawczego. W tym przypadku rola interfejsu polegać bę
dzie na identyfikacji num eru przestawianej zwrotnicy. Rolę interfejsu rów nież pow inien peł
nić sterow nik B & R serii 2003, gdyż takie rozwiązanie ułatwi sposób kom unikacji pomiędzy sterow nikam i a kom puterem . Ponadto sterow niki firmy B & R serii 2003 posiadają dopuszcze
nie G łów nego Inspektora K olejnictw a do eksploatacji na PKP.
Kom puterem diagnostycznym pow inien być kom puter klasy PC o następujących para
metrach:
• procesor 600 M Hz,
• 128 MB pam ięci RAM ,
Kom puterow a diagnostyka napędu zw rotnicowego 95
• twardy dysk m in 6 GB,
• karta grafiki SVGA,
• m onitor kolorow y 15” ,
• drukarka,
• oprogram ow anie M icrosoft W INDOW S 98 lub NT, Office 97,
• klawiatura,
• mysz,
• m odem lub karta sieciowa,
• napęd CD -RO M ,
• urządzenie UPS.
Podana konfiguracja pozw oli na tw orzenie obszernej bazy danych o usterkach.
3. PR O G R A M PR A C Y U R Z Ą DZ EN IA D IA G N O ST Y C Z N EG O
3.1. Sterow nik diagnostyczny
Zadanie sterow nika diagnostycznego polega na pom iarze napięcia i prądu nastawczego.
S ą to param etry, których odstępstw o od norm y świadczy o niepraw idłow ościach w pracy na
pędu lub awarii zasilania. W pierwszej kolejności sterow nik spraw dza obecność napięcia na
staw czego, w przypadku zaniku napięcia sterownik inform uje o tym zdarzeniu kom puter dia
gnostyczny. Gdy w ystępuje napięcie nastaw cze U„, sterow nik przechodzi do dalszego cyklu swojej pracy - spraw dza, czy płynie prąd nastawczy I„. Gdy płynie prąd I„, sterow nik mierzy jego w artość, gdy przestanie płynąć - sterow nik w ysyła inform ację o wartości prądów na- staw czych do kom putera diagnostycznego. Po w ysłaniu inform acji o w artości prądów do kom putera sterow nik pow raca do początku cyklu (spraw dza napięcie nastawcze). Czas prze
staw iania napędu rów ny je s t czasowi, przez jak i płynie prąd nastaw czy. Cykl pracy sterow ni
ka diagnostycznego przedstaw ia rys. 2.
Rys. 2. Schem at blokow y cyklu pracy sterownika diagnostycznego Fig. 2. The błock chart o f the circle work o f diagnostic system
96 J. M ikulski, J. Młyńczak
3.2. K om puter diagnostyczny
Przykładow y algorytm pracy kom putera diagnostycznego przygotow ano w oparciu o system E z kom puterow ym pulpitem nastawczym EA B-6.
W przypadku urządzeń typu E z pulpitem kom puterow ym nie spraw dza się stanu prze
kaźników nastaw czych, gdyż ich stan je st sprawdzany w obwodzie kontrolnym . Poza tym przekaźniki nastaw cze są przekaźnikam i rem anentnym i i w szelkie usterki m ożliw e są do wy
krycia tylko przy próbie przestaw ienia zwrotnicy. W przypadku innych urządzeń sterowania ruchem kolejow ym zachodzi potrzeba tw orzenia tablic stanów odpow iadających danemu ty
pow i urządzeń. Przykładow o, w urządzeniach hybrydow ych typu SUP-3 lub SUP - 3M nale
ży sprawdzać stan przekaźników oraz sygnałów w ysyłanych przez sterow nik sterujący gru
p ą centralną oraz sekw encje zadziałania poszczególnych przekaźników.
W tablicy 1 przyjęto następujące oznaczenia:
1-przekaźnik w zbudzony; O-przekaźnik odwzbudzony; - stan przekaźnika ignorowany.
Tablica 1 W artość stanów sygnałów charakteryzujących napęd zwrotnicowy
Lp. Kn+ Kn- Kr Kd UM u Jz Or
1 Przełożona w “+” 1 0 - - 1 1 1 -
2 Przełożona w 0 1 - - 1 1 1 -
3 Zajęta w “+” 1 0 - - 1 1 0 -
4 Z ajęta w 0 1 - - 1 1 0 -
5 P rzekładana w “+ ” 1 1
6 Przekładana w 1 1
7 R ozpruta w “+” - - 1 - - - 0 -
8 R ozpruta w - - 1 - - - 0 -
9 D oziem iona w “+” - - - 1 - - - -
1 0 D oziem iona w - - - 1 - - - -
1 1 U tw ierdzona w „+” 1 0 - - 1 0 - -
1 2 U tw ierdzona w 0 1 - - 1 0 - -
13 U tw ierdzona m a
new row o w „+” 1 0 - - 0 1 - -
14 U tw ierdzona m a
new row o w 0 1 - - 0 1 - -
15 U tw ierdzona i zajęta
w „+” 1 0 - - - 0 0 -
16 U tw ierdzona i zajęta
w 0 1 - - - 0 • 0 -
17
U tw ierdzona m a
new row o i zajęta w „+"
1 0 - - 0 - 0 -
18
U tw ierdzona m a
new row o i zajęta w
0 1 - - 0 - 0 -
Zasadniczy algorytm pracy kom putera diagnostycznego polega na:
1. spraw dzaniu stanu urządzeń wg tablicy stanów (tablica 1),
2. po przestaw ieniu napędu porównaniu przez kom puter wartości prądów nastaw czych (każ
dej fazy) oraz czas przestaw iania napędu, gdy wartości prądu i czasu przestaw iania są w norm ie, kom puter przechodzi do dalszych procedur,
K om puterow a diagnostyka napędu zwrotnicowego 97
3. o k r e śle n iu o g ó ln e j lic z b y p rzesta w ień ,
4. o k r e ślen iu lic z b y p r z esta w ie ń w p o ło ż e n ie „ p lu s”, 5. o k r e ślen iu lic z b y p rzesta w ień w p o ło ż e n ie „ m in u s”, 6. o k r e ślen iu lic z b y ja z d z ostrza z w ro tn icy ,
7. o k r e ślen iu lic z b y ja z d na o strze z w ro tn icy ,
8. o k r e śle n iu lic z b y ja z d m a n e w r o w y c h p rz ez zw ro tn icę, 9. o k r e śle n iu lic z b y ja z d p o c ią g o w y c h p rz ez zw ro tn icę,
10. za p isa n iu p r z ez k om p u ter w a ru n k ó w a tm o sfe ry c z n y c h (o p a d y , tem p eratu ra),
11. p o in fo r m o w a n iu p rzez kom puter p e rso n elu o term inie bad ań i p r z e g lą d ó w (na p o d sta w ie lic z b y p r z esta w ie ń - z w y p rz ed z e n ie m ).
Algorytm diagnostyczny pracy kom putera polega na:
1. w p rzy p a d k u stw ierd ze n ia n ie p r a w id ło w o śc i p od aniu p r z y p u s z c z a ln e g o źród ła usterki (k om p u ter p o sia d a in fo rm a cje o stan ie w ię k s z o ś c i p r z ek a źn ik ó w o ra z to , c z y je s t z a łą c z o ne z a s ila n ie o ra z c z y p ły n ie (p ły n ą ł) prąd n a sta w c zy ),
2. in fo r m o w a n iu p e rso n e lu o b s łu g i o fa k cie, że n ie są w n o rm ie w a r to śc i prądu i cza su p rze
sta w ia n ia ,
3. tw o r ze n iu ch arak terystyk i u ster k o w o ści nap ęd u, p o leg a ją cej na p rz y p isa n iu każdej usterce d o k ła d n y c h param etrów z g o d n y c h z pkt. 4 M 0 a lg o ry tm u z a sa d n ic z e g o .
W y k o n a n ie sta n o w isk a d ia g n o sty c z n e g o pracy nap ęd u z w r o tn ic o w e g o p o w in n o zn a czn ie u sp raw n ić p r o c es ek sp lo a ta cji i d ia g n o sty k i napędu z w r o tn ic o w e g o , przy sto s u n k o w o n ie w ie lk ic h k o s zta c h b u d o w y ta k ie g o sta n o w isk a . P o za ty m , j e ż e li tak ie s ta n o w isk o istn ia ło b y przy u rzą d zen ia ch h y b r y d o w y c h lub z p u lp item k o m p u tero w y m , to m o g ło b y p r z ec h o w y w a ć w s z y s tk ie k o m u n ik a ty d ia g n o sty c z n e z rejestratora zdarzeń p r z ez o k res d łu ż s z y n iż 3 dni.
W ted y m o ż n a b y ło b y stw o rz y ć nak ładkę na p lik , za w iera ją cy d an e z rejestratora, u m o ż liw ia j ą c ą o d c z y ty w a n ie d a n y ch za p o m o c ą arkusza k a lk u la cy jn eg o (np. E X C E L ), sto su ją c filtro
w a n ie d a n y ch . Isto tn e j e s t stw o rz en ie b azy d a n y ch o u sterk ach , z w ła s z c z a d la n a p ęd ó w typu E E A -4 , g d y ż w y m a g a ją o n e z ło ż o n e g o p r o cesu o b słu g i.
4. P O D S U M O W A N IE
W artyk u le p o ru szo n o p rob lem k om p u terow ej d ia g n o sty k i n ap ęd u z w ro tn ic o w e g o . O m ó w io n o r ó w n ie ż m o d e l sta n o w isk a do d ia g n o zo w a n ia pracy nap ęd u z w r o tn ic o w e g o oraz a lg o ry tm pracy s ta n o w isk a d ia g n o sty c z n e g o .
L ite ra tu r a
1. B & R 2 0 0 3 U ser's M anu al, V ersion : 3 .0 (February 1998).
2. E 14 In struk cja d ia g n o sty k i tech n iczn ej u rządzeń ste ro w a n ia ruchem k o le jo w y m . B iu lety n P K P , W a r sz a w a 2 0 0 0 .
3. E 18 In struk cja o b s łu g i p r z e k a źn ik o w y c h u rządzeń ste ro w a n ia ruchem k o le jo w y m . B iu le tyn P K P , W a rsza w a 1996.
4. E 2 4 Instrukcja u trzy m a n ia urządzeń stero w a n ia ruchem k o le jo w y m na d zia łc e. B iu lety n P K P , W a r sz a w a 1996.
5. M ły ń cz a k J.: A n a liz a za g a d n ień d ia g n o sty k i ek sp lo a ta cy jn ej urządzeń stero w a n ia ruchem k o le jo w y m . Praca m a g istersk a , In stytut Transportu P o litech n ik i Ś ląsk iej. K a to w ice 2001.
Recenzent: Doc. dr inż. Zbigniew Ginalski
98 J. M ikulski, J. M łyńczak
A bstract
In this article the problem o f com puter diagnostic o f electric point m echanism is repre
sented. The m odel o f diagnostic system and algorithm o f the circle work o f diagnostic system are represented.
