Автоматическая система управления железнодорожным переездом

 

Реферат

Курсовая  работа содержит 36 листов формата А4, включающую 

12 рисунков, 10 литературных источников.

МИКРОПРОЦЕССОР, ДАТЧИКИ, ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ,

Перед нами стоит задача разработки устройства-системы  автоматического управления, которая  отвечает за безопасность движения транспорта через железнодорожный переезд.

Устройство  будет работать на микроконтроллере PIC16F84A, в связи с наличием системы виртуального проектирования PROTEUS, существует возможность демонстрации рабочей схемы проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………………………..8           

1. Анализ систем управления железнодорожным  переездом………………………9 

  1.1  Обзор переездных систем………………………………………...............................9 

1.2  Устройство и основные элементы……………………………………………………10

1.3  Виды переездов и  их техническое оснащение……………………………..11 

2. Разработка  автоматической системы управления………… ……………………13

     2.1 Разработка функциональной схемы автоматической системы         управления……………………………………………………………………………………………….13

     2.2 Компоненты автоматической системы управления……………………..15

3. Разработка программного кода системы управления…………...................26

   3.1 Разработка  схемы системы  управления……………………………………..27    

   3.2 Разработка  программного кода для PIC 16F84A………………………...27

   3.3 Описание  программного кода для PIC 16F84A……………………………..32

Заключение………………………………………………………………………………………………………………35 

Литература…………………………………………………………………………………………………………….36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Перед нами стоит задача разработки автоматизированной системы управления шлагбаумом на ж/д  переезде, которая отвечает за безопасное передвижение автомобильного транспорта через железнодорожный переезд.

Есть целый  класс устройств, которые могут  работать без непосредственного  участия человека, к ним относятся:

• Устройства, работающие по установленному ранее временному алгоритму
• Устройства, работающие под управление процессора (микроконтроллера)

Устройства, которые работают по заданному временному алгоритму, называются программируемыми таймерами. В них прописывается  нужное время включения светофора (симафора) и время открытия и закрытия шлагбаумов перекрывающих, или открывающих ж/д переезд.

Системы, работающие под управлением процессора (микроконтроллера), образно можно назвать интеллектуальными  системами управления. Такие системы  управляют движением в зависимости  от конкретно сложившейся ситуации на вверенном под управление данной системы отрезке железнодорожного пути.

Ж/д переезды, на которых наблюдается интенсивное  движение автотранспорта оснащаются именно такими системами управления. Они  имеют ряд существенных преимуществ  перед другими системами, основными  из которых можно выделить:

• Надежность
• Дешевизна в обслуживании
• Отсутствие человеческого фактора

 В данной  курсовой работе для построения  автоматизированной системы управления  использовались: Микроконтроллер PIC 16F84A, устройство световой сигнализации, контактные датчики, оптрон. Устройство будет работать на микроконтроллере PIC16F84А, в системе виртуального моделирования Proteus   и как следствие возможностью действия в реальном времени, без использования физических аппаратных частей системы управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ систем управления железнодорожным   переездом

Пересечения автомобильных дорог с железнодорожными путями в одном уровне являются наиболее сложными и опасными элементами дорожной сети, оказывающими существенное влияние  на эффективность эксплуатации автомобильного и железнодорожного транспорта в  целом.

Проблема  железнодорожных переездов является очень важной еще и потому, что  более половины от общего числа переездов  составляют регулируемые переезды, расположенные  на маршрутах основных пассажирских перевозок. ДТП на этих переездах  сопровождаются, как правило, большим  количеством пострадавших.

Железнодорожные переезды, как объекты повышенной опасности, на которых железнодорожный  транспорт имеет преимущество в  движении перед всеми остальными видами транспорта, согласно требованиям  нормативных актов железнодорожного транспорта (Инструкция по эксплуатации железнодорожных переездов МПС  России) должны быть оборудованы необходимыми устройствами, обеспечивающими безопасность движения, улучшающими условия пропуска поездов и транспортных средств.

Одной из первоочередных задач в решении проблемы снижения риска возникновения ДТП на железнодорожных  переездах является совершенствование  технической оснащенности участков автомобильных дорог в границах переездов и на подходах к ним.

 

1.1 Обзор переездных систем

Железнодорожные переезды относятся к местам с  наибольшей опасностью для движения обоих видов транспорта и поэтому  требуют специального ограждения. Учитывая большую инерционность железнодорожных  подвижных единиц, преимущественное право движения на переездах предоставляется  железнодорожному транспорту. Беспрепятственное  его движение по переезду исключается  лишь в случае возникновения аварийной  ситуации. На этот случай предусматривается  специальная заградительная сигнализация автоматического или неавтоматического  действия. В направлении движения автотранспорта переезды оборудуют  постоянно действующими средствами ограждения.

Для этой цели применяются следующие  устройства: автоматическая переездная светофорная сигнализация с автоматическими  шлагбаумами (АПШ);

• автоматическая переездная светофорная сигнализация без автошлагбаумов (АПС);
• оповестительная переездная сигнализация (ОПС), дающая лишь извещение на переезд о приближении поезда;
• механизированные и электроприводные шлагбаумы не автоматического действия.
• Автоматическая переездная сигнализация с автошлагбаумом и световой сигнализацией.

 

 

 

 

 

 

1.2 Устройство и основные элементы

Переезды, как  правило, устраиваются на прямых участках железных и автомобильных дорог, пересекающихся под прямым углом. По существующей международной классификации  на железнодорожных переездах как  объектах наибольшей опасности для  передачи команды о запрещении движения автотранспорта принят особый сигнал — два поочередно включающихся красных огня. На железных дорогах России для этой цели используются переездные светофоры специальной конструкции. При отсутствии поезда на участках приближения к переезду включен зеленый свет светофора, либо лампы в светофорных головках погашены, что даёт право автотранспорту двигаться через переезд с соблюдением мер предосторожности, предусмотренных правилами движения. Переездные светофоры устанавливаются с правой стороны дороги на расстоянии не менее 6 м от головки крайнего рельса. При этом должна обеспечиваться хорошая видимость его автотранспорту, чтобы автопоезд, движущийся с максимальной скоростью, мог остановиться на расстоянии не менее 5 м от светофора. Автоматические шлагбаумы перекрывают проезжую часть автодороги при закрытии переезда и механически препятствуют движению автотранспорта. В настоящее время преимущественно применяются полушлагбаумы, перекрывающие от 1/2 до 2/3 проезжей части по ходу движения автотранспорта. С левой стороны дороги должна оставаться не перекрытой полоса шириной не менее 3 м. Чтобы обеспечить своевременное открытие переезда после освобождения его поездом, у переезда устанавливаются дополнительные изостыки, изолирующие включения оповестительной сигнализации на сети и ограничивающие длину РЦ участков приближения. Существующие РЦ без дополнительных изолирующих стыков могут быть использованы для выключения, если их изолирующие стыки находятся на однопутных участках на расстоянии не более 40 м от переезда;

на двухпутных участках — не более 40 м перед переездом и 150 м за переездом.

Участки приближения  у переездов могут оборудоваться  РЦ наложения. Разработаны и широко применяются на промышленном железнодорожном  транспорте системы АПС с двусторонней постоянно действующей сигнализацией  как в сторону автомобильной, так и в сторону железной дороги. Сигнализация построена по взаимоисключающему принципу: разрешающее показание  на автодорожных светофорах возможно лишь при запрещающих показаниях на железнодорожных и наоборот. Это  позволяет сохранить допустимый уровень отказов при использовании  элементов ниже первого класса надежности. Оборудование переездов промышленного  транспорта такими системами позволяет, в частности, повысить пропускную способность  железнодорожных участков благодаря  увеличению скорости движения поездов  через переезды. На магистральном  транспорте применение таких систем возможно при условии сохранения пропускной способности железнодорожных  участков, на которых расположены  переезды.

 

В действующих системах АПС способы  автоматического управления ограждающими устройствами на переездах, расположенных  на перегоне, зависят от их местоположения относительно входных и проходных  светофоров, вида АБ и характера  движения поездов (одностороннее или  двухстороннее). Этим вызвано большое  разнообразие существующих типов переездных установок, отличающихся главным образом  схемами управления и увязки с  АБ. Так, для переездов на двухпутном участке с числовой кодовой автоблокировкой  разработано 10 типов схем управления переездной сигнализацией. На однопутных участках с числовой кодовой АБ число  таких типов переездных установок  еще более возрастает. Типы установок  отличаются в основном схемами извещения, т. е. способом посылки на переезд  команд о включении и выключении переездной сигнализации. Схемы непосредственного  управления сигнализацией и автошлагбаумами  практически остаются неизменными, что очень важно для производства строительно-монтажных работ и  обслуживания. Вместе с тем схемы  извещения на переезд, как и схемы  управления, ограждающими устройствами, строятся с обеспечением максимально  возможной универсальности, иногда путем некоторого усложнения. На переездах  расположенных, на перегоне с числовой кодовой АБ для извещения используются двухпроводные линейные цепи, поскольку  приемные устройства РЦ находятся на входных концах. В зависимости  от расчетной длины участка приближения  цепи извещения связывают переезд  с одной или двумя ближайшими сигнальными установками в каждом направлении движения. При вступлении поезда на участок приближения по цепи извещения на переезд подается команда на закрытие переезда. Если фактический участок приближения  больше расчетного, то исполнение команды  производится с соответствующей  задержкой во времени. Команда на переезд об открытии посылается после  проследования поезда по РЦ. Для  этого вслед движущемуся к  переезду поезду поступают кодовые  сигналы, которые воспринимаются на переезде после его освобождения. Ограждающие устройства приводятся в исходное состояние. Посланная  ранее команда на закрытие переезда отменяется полностью лишь после  полного освобождения поездом блок-участка, на котором расположен переезд.

 

1.3 Виды переездов и их техническое оснащение

Простейший  способ обеспечения безопасности движения транспортных средств через переезд  заключается в подаче дежурным по переезду ручных сигналов о приближении  поезда и закрытии шлагбаума механической лебедкой. Эти действия дежурный по переезду совершает после телефонного  уведомления дежурного по станции  о начавшемся или предстоящем  движении поезда, в связи, с чем  данному способу свойственны  следующие недостатки: излишние простои  транспортных средств из-за преждевременного закрытия переезда; зависимость безопасности движения на переезде от согласованности, правильности и своевременности  действий, дежурных по станции и  переезду. Поэтому широко применяют  устройства автоматического ограждения переездов, к которым относятся  автоматическая переездная сигнализация с автошлагбаумами или без  них и автоматическая переездная (оповестительная) сигнализация с электрошлагбаумами или механизированными шлагбаумами, управляемыми дежурным по переезду. Большое число переездов на сети железных дорог и рост объемов перевозок всеми видами транспорта обусловливают потребность в значительных средствах и времени на строительство переездной сигнализации. Поэтому приходится в зависимости от местных условий применять различные способы обеспечения безопасности движения на переездах. Переезды делятся на четыре категории и бывают регулируемыми и нерегулируемыми .

На регулируемых переездах безопасность движения обеспечивается устройствами переездной сигнализации или дежурным работником,

а на нерегулируемых — только водителями транспортных средств. Охраняемыми называют переезды, на которых имеется дежурный работник.

Переездную  сигнализацию с дежурным работником используют на переездах: через которые  движутся поезда со скоростью более 140 км/ч; расположенных на пересечениях главных путей с дорогами, по которым  осуществляется трамвайное или троллейбусное  движение; I категории; II категории, расположенных  на участках с интенсивностью движения более 16 поездов/сут, не оборудованных  автоматической светофорной сигнализацией  зеленым или лунно-белым огнем. На переездах, не оборудованных переездной сигнализацией, движение автотранспорта регулирует дежурный работник в следующих  случаях: при движении поездов со скоростью более 140 км/ч; при пересечениях трех и более главных путей; при  пересечениях главными путями дорог  с трамвайным и троллейбусным  движением; на переездах I категории; на переездах II категории с неудовлетворительными  условиями видимости, а на участках с интенсивностью движения более 16 поездов/сут независимо от условий  видимости; на переездах III категории  с неудовлетворительными условиями  видимости, расположенных на участках с интенсивностью движения более 16 поездов/сут, а также расположенных  на участках с интенсивностью движения более 200 поездов/сут независимо от условий видимости.