Kontener systemu pneumatycznego lokomotywy ze sterowaniem mikroprocesorowym
Charakterystyka techniczna
Poziom naukowo-techniczny
System sterowania mikroprocesorowego dla kontenera składa się ze sterownika pneumatyki szwajcarskiej firmy Selectron i Rozproszonego Systemu Sterowania Automatyką RSSA opracowanego w IPS “TABOR”. Włączenie mikroprocesorowego systemu sterowania kontenera pneumatyki w układ sterowania lokomotywy realizowane jest przez dwa konwertery. Jeden konwerter zmieniający rodzaj transmisji – CAN na Modbus – RTU i drugi konwerter zmieniający sposób transmisji – sygnał elektryczny na sygnał światłowodowy.br> Sterownik pneumatyki realizuje główne funkcje sterujące kontenera, z których najważniejsze to:
- sterowanie dwoma sprężarkami głównymi,
- sterowanie sprężarką pomocniczą (układu pneumatycznego odbieraków prądu),
- sterowanie piaskowaniem,
- wstępna likwidacja poślizgu przy jeździe przez piaskowanie i podhamowanie,
- sterowanie smarowaniem obrzeży kół,
- sterowanie zaworami układu elektrohydraulicznego (opcja),
- sterowanie w przypadku awarii jednej przetwornicy,
- sterowanie stycznikami wentylatorów silników trakcyjnych w trybie awaryjnym,
- współpraca po magistrali RS232 z modułami RSSA,
- współpraca ze sterownikiem lokomotywy po magistrali Modbus – RTU,
- diagnostyka układu hamowania:
- liczba godzin pracy sprężarek,
- diagnostyka kontenera, wyświetlanie na panelu operatorskim stanu aparatów, wartości ciśnień i progów temperatur,
- diagnostyka manipulatorów pulpitowych,
- sygnalizacja na panelu operatorskim stanów awaryjnych w postaci odpowiednich komunikatów.
Rozproszony System Sterowania Automatyką RSSA (zawierający mikroprocesorowe moduły wejść cyfrowych, wejść analogowych i wyjść cyfrowych) realizuje dodatkowe funkcje sterujące i diagnostyczne, z których najważniejsze są:
- sterowanie hamulcem zespolonym,
- sterowanie hamulcem dodatkowym,
- sterowanie hamowaniem nagłym,
- sterowanie luzowaniem po wykonaniu dowolnego hamowania,
- współpraca ze sterownikiem pneumatyki (przesyłanie około 70 sygnałów cyfrowych i 7 analogowych),
- wysterowanie około 40 wyjść cyfrowych,
- wysyłanie danych na złącze diagnostyczne RS232 (około 240 danych zebranych z całego systemu sterowania kontenera oraz wybrane dane otrzymywane ze sterownika głównego lokomotywy).
Innowacyjność
Kontener systemu pneumatycznego w porównaniu z rozwiązaniami stosowanymi dotychczas w lokomotywach krajowych jest urządzeniem o dużym poziomie innowacyjności. Reprezentuje on dobry poziom europejski, porównywalny w zakresie techniki wytwarzania, uzdatniania i rozrządu sprężonego powietrza oraz sterowania hamulcami z rozwiązaniami oferowanymi przez czołowe firmy europejskie, takie jak Faiveley lub Knorr-Bremse. W kontenerze po raz pierwszy w kraju do sterowania wszystkimi funkcjami tego zespołu zastosowano rozproszony system sterowania złożony z kilku sterowników połączonych magistralą danych. Po raz pierwszy w kontenerowej tablicy pneumatycznej zintegrowano również urządzenia do zasilania sprężarek (układy soft-startu, styczniki, wyłączniki nadprądowe), które dotychczas rozproszone były w różnych przedziałach lokomotywy. Dzięki zastosowaniu techniki mikroprocesorowej i integracji wielu funkcji w jednym urządzeniu uzyskano możliwość łatwego (poprzez zmiany w oprogramowaniu) dostosowania parametrów pracy kontenera do wymagań określonych przez konstruktora lokomotywy. Rozwiązania zastosowane w kontenerze zapewniają lokomotywie wymagany poziom bezpieczeństwa jazdy i redundancję sterowania sprężarkami, hamowaniem służbowym i hamowaniem nagłym. Dzięki nim spełnione są wymagania odpowiednich norm krajowych i kart grupy 540 Międzynarodowego Związku Kolei (UIC). Spełnione są też wymagania norm europejskich PN-EN 50126, PN-EN 50128, PN-EN 50129, PN-EN 50155, PN-EN 50159, PN-ISO 8573. Kontener powstał w ramach prac własnych IPS “TABOR” i następujących projektów badawczych finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego :
- projekt badawczy nr 9T12C 01018 pt. “Opracowanie i wybór na podstawie badań systemu mikroprocesorowego sterowania wielosystemowymi układami hamulców pojazdów szynowych”,
- projekt badawczy nr 4T12C 01530 pt. “Mechatroniczny system współdziałania wielu układów hamulca zespołów trakcyjnych”,
- projekt badawczy nr 8 T12C 019 21 pt. “Zastosowanie najnowszych technik informacyjnych i elektronicznych w hierarchicznych systemach sterowania i diagnozowania trakcyjnych pojazdów szynowych”,
- projekt badawczy nr N 502 028 31/3533 pt. “Rozproszony system mikroprocesorowego sterowania układami: napędowym, hamowania i pomocniczymi w pojazdach szynowych z napędem spalinowym”,
- projekt celowy nr PC10T12021 2000C/5270 pt. “Elektryczna lokomotywa towarowa średniej mocy z napędem asynchronicznym (ET22) – opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej lokomotywy, jej głównych podzespołów, wyposażenia i prototypu lokomotywy oraz wykonania badań”.
W opracowanym układzie wykorzystano rozwiązania wg patentów i zgłoszeń patentowych:
- PL 180453 B1 “Tablicowy zespół przyłącza aparatu pneumatycznego”,
- PL 187206 B1 “Pakiet łączników elektrycznych”,
- PL 185032 B1 “Manipulator dźwigniowy z łącznikiem czujności”,
- P 357913 “Układ sterowania pneumatycznym hamulcem zespolonym i hamulcem elektropneumatycznym typu bezpośredniego, zwłaszcza dla pojazdów szynowych”,
- P 357933 “Układ sterowania pneumatycznym hamulcem zespolonym pociągu, zwłaszcza dla lokomotyw towarowych”, będących własnością IPS “TABOR”.