Nghiên cứu thiết kế ga điện khí tập trung kiểu vi xử lý

Luận Văn: Nghiên cứu thiết kế ga điện khí tập trung kiểu vi xử lý

Lời nói đầu

Đờng sắt đợc coi là phơng thức giao thông vận tải chủ yếu - có tác dụng hết sức quan trọng đối với việc thúc đẩy sự phát triển kinh tế của các nớc trên thế giới và thúc đẩy sự tiến bộ của xã hội Chính vì vậy, nhiều quốc gia trên thế giới đã chú trọng vào việc phát triển Đờng sắt nh một điều kiện để phát triển nền kinh tế quốc dân và trong đó, việc phát triển hệ thống thiết bị thông tin - tín hiệu trong ngành Đờng sắt đợc coi là quan trọng nhất Tác dụng của thiết bị tín hiệu đối với vận tải Đờng sắt là hết sức quan trọng Khi năng lực vận tải và tốc độ chạy tàu đ-ợc yêu cầu nâng cao thì thiết bị tín hiệu càng đóng vai trò quan trọng Trên cơ sở đảm bảo an toàn chạy tàu, thiết bị tín hiệu có thể làm tăng năng lực thông qua lên đến hàng trăm đôi tàu ngày đêm Thiết bị tín hiệu cũng góp phần đảm bảo an toàn chạy tàu, nâng tốc độ tàu thông qua ga và giảm nhẹ lao động cho nhân viên Đờng sắt, tổ chức lao động trong vận tải Đờng sắt đợc gọn nhẹ và hiệu quả hơn.

Vì vậy, việc nghiên cứu để có thể lựa chọn lắp đặt cho Đờng Sắt Việt Nam một hệ thống tín hiệu tiên tiến là hết sức cần thiết.Theo kinh nghiệm của Đờng sắt Liên Xô và một số nớc khác, việc áp dụng các phơng tiện điều khiển tự động để điều khiển chuyển động của đoàn tàu không những nâng cao đợc sự an toàn mà còn có khả năng tăng năng lực thông qua, tăng tốc độ chạy tàu trên từng khu đoạn.

Với mục tiêu phát triển ngành Đờng sắt và học hỏi các tri thức khoa học mới, cùng với sự giúp đỡ của thầy giáo Kiều Xuân Đờng, cô giáo Lê Thị Vân Anh và các thầy cô giáo trong bộ môn Thông tin tín hiệu - Viễn thông khoa Điện - Điện tử, nhóm sinh viên chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế ga điện khí tập trung kiểu vi xử lý” Đề tài bao gồm các phần sau:

Phần I: Các phơng án thiết kế ga ĐKTT kiểu vi xử lý.Phần II:Mặt bằng thiết bị tín hiệu.

Phần III: Thiết kế mạch lựa chọn và chấp hành.

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Kiều Xuân Đờng, cô giáo Lê Thị Vân Anh cùng các thầy cô trong bộ môn Thông tin Tín hiệu - Viễn thông đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này.

Do thời gian có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên những vấn đề chúng em trình bày trong đề tài này chắc chắn còn nhiều thiếu sót Chúng em mong nhận đợc sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

2/- Ưu, nhợc điểm của phơng án tối u hoá mạch 9

III/- Phơng án điểm nối điểm 9

1/- Khái niệm 9

Mạch điện cấp nguồn cho rơle ↑RKT và mạch điện cấp nguồn cho rơle ↑RKTR là hai mạch riêng biệt độc lập với nhau mặc dù chúng kiểm tra điều kiện lẫn nhau Rơle khoá thời gian không thể làm việc đợc khi rơle RXĐ.2-8M không động tác và ngợc lại rơle ↑RKTR cũng không làm việc đ-ợc nếu rơle RXĐ.2-8M không động tác Hai rơle này ở hai mạch riêng biệt với nhau chung nguồn cấp 48V đều thông qua tiếp điểm rơle RXĐ.2-8M PLC sẽ kiểm tra điều kiện liên khoá, kiểm tra đờng đón gửi một cách độc lập thông qua các thông tin từ các PLC khác và sẵn sàng tiếp nhận thông tin từ hệ thống liên khoá để khôi phục tín hiệu về trạng thái bình thờng khi có bất kỳ một trở ngại nào xảy ra Từ phân tích mạch điện trên dễ dàng nhận thấy các mạch điện giống nhau một đoạn từ nguồn tới rơle xác nhận đờng RXĐ2-8M nhng chúng lại không dùng chung nhau đoạn đó mà hai mạch độc lập hoàn toàn Nh vậy phơng án điểm nối điểm đợc xây dựng trên cơ sở hoạt động độc lập hoàn toàn với nhau nhng vẫn liên hệ với nhau thông qua các mạch điện lôgic khả trình PLC không sử dụng chung các đoạn giống nhau để cho mạch điện làm việc tin cậy, an toàn 10

2/- Ưu, nhợc điểm của phơng án 11

Phần II 13

Mặt bằng bố trí thiết bị 13

I/- Mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại 13

1/- Tổng quan mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại .13

2/- Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại 14

II/- Nguyên tắc và phơng án lựa chọn thiết kế 14

phần III 18

Thiết kế mạch lựa chọn và chấp hành 18

I/- Mạch lựa chọn đờng chạy 18

II/- Mạch điều khiển ghi 21

III/- Mạch kiểm tra đờng chạy 22

IV/- Mạch khoá đờng chạy 23

V/- Mạch biểu thị tín hiệu 25

VI/- Mạch điều khiển và thắp đèn tín hiệu 27

VII/- Mạch giải khoá đờng chạy và trở về trạng thái bình thờng 28

VIII/- Mạch nguồn điện 32

IX/- Mạch ghép nối PLC/ILTIS 33

Phần I

Các phơng án thiết kế ga ĐKTT kiểu vi xử lý.I/- Mở đầu.

Hiện nay, Đờng sắt Việt nam đang sử dụng nhiều loại thiết bị tín hiệu phục vụ chạy tàu Các thiết bị này hầu hết là các loại thiết bị cũ, lạc hậu, kém đồng bộ nên gây khó khăn cho việc tăng năng lực thông qua cũng nh tốn nhiều nhân công cho các công việc đơn giản Trong đó, loại hình thiết bị liên khoá ghi ổ khoá cơ khí tín hiệu cánh 2 dây đóng đờng khu gian bằng máy thẻ đờng đến nay vẫn còn đợc sử dụng nhiều ở phía Bắc (chiếm 30%), các thiết bị do Trung Quốc chế tạo trớc năm 1976 và một số do Việt nam chế tạo trong thời gian gần đây còn đợc sử dụng rất nhiều Đây là loại hình thiết bị đóng đờng cơ khí đơn giản lạc hậu mà nhiều nớc hiện nay không còn sử dụng.

Do Đờng sắt có u thế vận tải tập trung, với số lợng lớn, nhanh chóng, thuận tiện, an toàn trong mọi thời tiết nên trong một thời gian dài hơn một thế kỷ, hầu nh các nớc trong tiến trình thực hiện công nghiệp hoá đều coi trọng phổ biến việc phát triển xây dựng Đờng sắt Gần nửa thế kỷ nay, Đờng sắt của rất nhiều nớc trên thế giới tích cực nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật cao, mới và các biện pháp tiên tiến, tăng cờng các trang bị kỹ thuật và quản lý hiện đại hoá Đờng sắt, trên rất nhiều mặt đã dành đợc những tiến triển có tính đột phá Không chỉ làm cho sản xuất vận tải Đờng sắt thoả mãn các nhu cầu cần thiết của việc phát triển xã hội và kinh tế của các nớc, mà còn không ngừng nâng cao mức độ an toàn chạy tàu.

Thực trạng cơ sở vật chất kỹ thuật tín hiệu hiện nay còn rất thiếu thốn và đa số thuộc thế hệ kỹ thuật công nghệ cũ, thiếu đồng bộ, thiếu thiết bị dự phòng để thay thế Một trong những mục tiêu lựa chọn những u tiên để đổi mới KHCN Đờng sắt đến năm 2000 và sau năm 2000 là đảm bảo tốc độ chạy tàu lớn nhất 100 - 140 km/h trên một số tuyến chính, bán tự động và tự động hoá tín hiệu chạy tàu theo yêu cầu năng lực thông qua để đảm bảo chạy tàu tốc độ cao, rút ngắn hành trình và giải quyết năng lực tác nghiệp ở một số ga lớn Đáp ứng yêu cầu thực hiện đợc sản lợng vận tải của Đờng sắt theo dự kiến từ nay đến năm 2000 và sau năm 2000

Ngày nay, nhu cầu đi lại của nhân dân và vận chuyển hàng hoá với khối ợng lớn ngày càng tăng cao cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Tốc độ phát triển của nền kinh tế quốc dân tăng bình quân 9-10%/năm, do vậy sản lợng hàng hoá vận chuyển bằng giao thông đờng bộ cũng nh đờng sắt cũng tăng theo với tốc độ cao Dự kiến ngành đờng sắt sẽ đảm nhận 30 - 40 % khối lợng vận chuyển và đến năm 2010, sản lợng vận chuyển bằng đ-ờng sắt tăng từ 5-6 lần so với hiện nay.

l-Qua thực trạng ngành đờng sắt nớc ta và tình hình phát triển kinh tế - xã hội trong giai đoạn hiện nay và trong giai đoạn tới, ngành đờng sắt cần phải đẩy nhanh tốc độ phát triển, thực hiện hiện đại hoá để có thể theo kịp tốc độ phát triển của toàn xã hội và đáp ứng đợc nhu cầu vận tải ngày càng tăng của nền kinh tế.

Hiện nay, việc áp dụng loại hình thiết bị điện khí tập trung đã đợc nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới Đây là một loại hình thiết bị hiện đại, có nhiều tính năng kỹ thuật tiên tiến, giúp cho việc giám sát và điều khiển đợc dễ dàng và giảm đợc đáng kể thời gian cũng nh thao tác lập đờng chạy, tăng thêm tốc độ chạy tàu, đảm bảo an toàn và tạo điều kiện làm việc tốt cho các nhân viên khai thác vận tải So với các loại hình trớc đây, loại hình điện khí tập trung có những u điểm nổi bật sau:

- Ghi động cơ tín hiệu kiểm tra đợc vị trí định vị, phản vị của ghi, nếu ghi ở trạng thái lơ lửng thì sẽ báo kẹt, ghi bị kẹt thì có thể thao tác để quay ghi trở lại vị trí ban đầu, đảm bảo an toàn.

- Khi lập đờng chạy, mỗi bộ ghi động cơ quay chỉ mất 6 giây, nếu quay ghi HKĐ thì mất 2-3 phút/bộ, vì vậy dùng ghi động cơ sẽ lập đợc đờng chạy nhanh, tạo nên tác nghiệp đón, gửi, dồn tàu nhanh hơn.

- Khi ghi động cơ điều khiển tập trung tạo cho việc khai thác thuận tiện nhất là những bộ ghi ở xa Khi điều khiển tại chỗ thì thời gian điều khiển cũng

nhanh, làm giảm đợc thời gian tác nghiệp, nhất là khi dồn tàu, đầu máy không phải chờ làm để tác nghiệp quay ghi.

- Ghi động cơ có thể lắp đặt linh hoạt trong mọi địa hình, vì nó ít bị ảnh ởng bởi khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc.

h-b/- Về tín hiệu:

- Sử dụng tín hiệu đèn màu, cấp điện tập trung dễ điều khiển, tín hiệu hoạt động nhanh, tầm nhìn tốt dễ lập liên khoá với ghi và đờng chạy.

- Tín hiệu chỉ đợc mở khi trực ban chạy tàu thao tác.

- Khi đầu máy đoàn tàu đã đi vào phía trong cột tín hiệu thì tín hiệu tự động đóng lại.

- Khi huỷ bỏ đờng chạy hoặc mở khoá nhân công thì tín hiệu liên quan đóng ngay.

- Khi trở ngại làm cho các tín hiệu bị tắt thì lập tức đợc chuyển thành tín hiệu cấm.

- Khi các mạch điện bị trở ngại không dẫn đến việc mở các tín hiệu Còn khi tín hiệu đã mở, nếu mạch điện bị trở ngại thì tự động đóng lại.

- Trong mạch điện tín hiệu gửi tàu còn kiểm tra điều kiện đóng đờng khu gian và cắt mạch điện tín hiệu đón tàu cùng phía.

c/- Hệ thống kiểm tra và khoá.

- Kiểm tra đợc trạng thái (thanh thoát - chiếm dụng) của đờng chạy.- Loại trừ đợc việc đón tàu vào đờng có xe.

- Trực ban có thể theo dõi đợc chuyển động của đoàn tàu trong ga để chủ động điều khiển trên đài khống chế và kiểm tra đợc ray gẫy khi sử dụng MĐĐR liên tục.

- Trong mạch điện khoá đón, gửi đã thực hiện đợc các yêu cầu chỉ khi đủ điều kiện mở tín hiệu thì đờng mới bị khoá, chỉ mở khoá khi tín hiệu đã đóng đảm bảo an toàn.

Mặc dù việc nghiên cứu và sử dụng loại hình thiết bị điện khí tập trung đã đợc thực hiện từ rất lâu và đã đi đến nhiều điểm thống nhất giữa các hệ thống song trên thực tế, mỗi một hệ thống đờng sắt của mỗi quốc gia lại có các đặc điểm riêng biệt khác nhau, do đó việc áp dụng các thiết bị điện khí tập trung cũng

rất khác nhau Hiện nay, có hai phơng án thiết kế ga điện khí tập trung đợc áp dụng rộng rãi trên thế giới Đó là phơng án điểm nối điểm và phơng án tối u hoá mạch Ta cần nghiên cứu và áp dụng một trong hai phơng án này sao cho phù hợp với điều kiện thực tế đờng sắt nớc ta.

II/- Phơng án tối u hoá mạch

1/- Khái niệm.

Đây là phơng án đang đợc sử dụng rộng rãi trên nhiều loại hình thiết bị điện khí tập trung đặc biệt là loại hình điện khí tập trung với liên khoá khống chế bằng rơ le điện từ Phơng án này thực chất là phơng án tối u hoá các mạch điện để rút gọn số rơ le và đồng thời đơn giản hoá việc đấu nối cũng nh bố trí cáp Ph-ơng án này dựa trên quan điểm tối u đờng đi giữa hai điểm sao cho đờng đi là ngắn nhất và thoả mãn các điều kiện đã cho Các điều kiện này chính là các điều kiện về liên khoá, đờng chạy, khống chế tín hiệu

Qua hình vẽ trên, ta có thể thấy ý đồ tổng quát của phơng án thiết kế này Ta thấy rằng, để nối mạch điện từ điểm A đến điểm C, mạch điện phải đi qua điểm B, nh vậy ngoài các điều kiện của riêng điểm A và điểm C thì mạch điện còn phụ thuộc vào các điều kiện của điểm B Các điều kiện này chính là điều kiện khống chế điểm C mà ta cần đa vào Trong thực tế của đờng sắt, trờng hợp này rất hay gặp, ví dụ nh muốn lập đờng chạy đón thì rơle tín hiệu đón có điện  các điều kiện phải đầy đủ nh là nút đón phải đợc ấn, rơ le biểu thị cho phép đón hút (RBCĐ), rơ le tín hiệu gửi các đờng khác phải rơi Tơng tự với điểm D, mạch điện phải đi qua điểm B và điểm F tức là muốn nối từ điểm A đến điểm D thì mạch điện còn phụ thuộc vào điều kiện của điểm B và điểm F Ta có thể nhận thấy mạch điện này chung với mạch điện nối từ A đến C đoạn mạch nối từ A đến

EF

B Nh vậy, ta có thể thấy mạch điện nối từ A đến D đợc tối u ở đoạn từ A đến B Tơng tự mạch điện nối từ A đến E đợc tối u hoá bằng mạch điện chung từ Ađến B và từ B đến F

Ví dụ: Ta có thể thấy rõ ràng nguyên lý tối u hoá đợc thể hiện trong mạch

điện rơ le nút ấn nh hình vẽ:

Mạch rơle nút ấn dùng để ghi nhận các thao tác của trực ban chạy tàu trên đài khống chế, nó bao gồm các mạch điện rơle nút ấn đờng chạy, mạch rơle nút ấn tín hiệu, mạch rơle lập đờng chạy, mạch rơle phơng hớng

Tơng ứng với mỗi nút ấn đờng chạy có một rơle nút ấn đờng chạy, bình thờng các rơle này không hút, chỉ khi trực ban chạy tàu ấn nút đờng chạy nào thì rơle tơng ứng đờng chạy đó đợc cấp điện hút lên và tự giữ Trong mạch rơle nút ấn đờng chạy, nếu ấn các nút ấn khác thì rơle lập đờng chạy cũng không làm việc Mạch tự giữ rơle nút ấn đờng chạy kiểm tra trạng thái rơi của các rơle nút ấn đờng chạy khác bảo đảm một lúc chỉ lập đợc một đờng chạy Trong mạch tự giữ có nối tiếp điểm rơle lập xong đờng chạy là để sau khi lập xong đờng chạy, rơle lập xong đờng chạy sẽ hút và cắt mạch tự giữ của các rơle nút ấn đờng chạy (rơle lập xong đờng chạy và rơle nút ấn đờng chạy có quan hệ cắt lẫn nhau) do đó để rơle lập xong đờng chạy hút chắc chắn, mạch tự giữ của rơle nút ấn đờng chạy phải nhả chậm.

Nh vậy, ta có thể thấy nguyên lý tối u hoá qua việc sử dụng chính tiếp điểm của rơle làm mạch tự giữ và mạch tự kiểm tra điều kiện cấp nguồn cho các rơle khác và cho bản thân nó thông qua các quan hệ mạch điện đơn thuần bằng cách tối u hoá mạch điện để có thể sử dụng các tiếp điểm của các rơle khác làm điều kiện cấp nguồn cho rơle làm việc (sử dụng tiếp điểm của rơ le lập xong đờng chạy để cắt nguồn tự giữ của rơle nút ấn đờng chạy khi đờng chạy đã lập xong

LRN4 3

2 1

KD LN

CRLX RHBCLRN

CRPT

một đờng chạy đã lập) Trạng thái làm việc của các rơle khác quyết định đến quá trình khởi động hay không của rơle này, đây chính là nguyên lý tối u hoá mạch điện.

2/- Ưu, nhợc điểm của phơng án tối u hoá mạch.

* Ưu điểm của phơng án:

Qua tìm hiểu phơng án ở trên ta có thể thấy đợc một số u điểm của phơng án này nh sau:

- Do các mạch tối u nên có nhiều đoạn chung giữa các điểm nên tiết kiệm đợc cáp nối trên một số trục chính Mạch đợc tối u nên có thể tiết kiệm đợc số tiếp điểm rơle.

- Mạch điện đơn giản nên dễ sửa chữa.

* Nhợc điểm của phơng án.

Tuy nhiên, phơng án này cũng có một số nhợc điểm chính nh sau:

- Do có nhiều đoạn chung nên dòng điện trên các đoạn đó rất lớn, tạo ra dòng qua các tiếp điểm rơ le cũng rất lớn.

- Việc tối u hoá yêu cầu tỉ mỉ và phức tạp.

- Do có nhiều đoạn chung nên khi một đoạn chung bị sự cố thì các đoạn liên quan sẽ không thể hoạt động.

- Tính linh hoạt thấp, khi đã thiết kế và lắp đặt sử dụng cho một ga cụ thể thì không thể sửa đổi, nâng cấp Lúc đó phải tháo dỡ hoàn toàn và tối u lại mạch từ đầu.

III/- Phơng án điểm nối điểm.

1/- Khái niệm.

Thực chất phơng án này là tạo các mạch điện liên kết giữa các điểm một cách riêng biệt với các điều kiện làm việc của các điểm là riêng biệt mặc dù giữa các mạch có chung một số điều kiện Xét mô hình chung của phơng án nh hình vẽ dới đây: để nối từ điểm A đến điểm B, ta có một đờng đi duy nhất trực tiếp từ A đến B thông qua tiếp điểm của E Tơng tự để nối từ A đến C, ta cũng có một đ-ờng duy nhất trực tiếp từ A đến C và cũng thông qua tiếp điểm của E Đi từ A đến C thông qua điểm F, đi từ A đến D cũng thông qua điểm F Nh vậy các mạch

điện này độc lập với nhau nhng bị ràng buộc với nhau bởi một số điều kiện chung khác.

Để có thể hiểu rõ ràng hơn về nguyên tắc thiết kế điểm nối điểm, ta xét một ví dụ cụ thể về mạch kểm tra đờng chạy đờng chạy thiết kế dùng vi xử lý theo phơng án điểm nối điểm.

Mạch điện cấp nguồn cho rơle ↑RKT và mạch điện cấp nguồn cho rơle

↑RKTR là hai mạch riêng biệt độc lập với nhau mặc dù chúng kiểm tra điều kiện lẫn nhau Rơle khoá thời gian không thể làm việc đợc khi rơle RXĐ.2-8M không động tác và ngợc lại rơle ↑RKTR cũng không làm việc đợc nếu rơle RXĐ.2-8M không động tác Hai rơle này ở hai mạch riêng biệt với nhau chung nguồn cấp 48V đều thông qua tiếp điểm rơle RXĐ.2-8M PLC sẽ kiểm tra điều kiện liên khoá, kiểm tra đờng đón gửi một cách độc lập thông qua các thông tin từ các PLC khác và sẵn sàng tiếp nhận thông tin từ hệ thống liên khoá để khôi phục tín hiệu về trạng thái bình thờng khi có bất kỳ một trở ngại nào xảy ra Từ phân tích

+48V=Nguồn giải khoá đư

ờng chạy

Mạch điện khôi phục khoá lối ra

mạch điện trên dễ dàng nhận thấy các mạch điện giống nhau một đoạn từ nguồn tới rơle xác nhận đờng RXĐ2-8M nhng chúng lại không dùng chung nhau đoạn đó mà hai mạch độc lập hoàn toàn Nh vậy phơng án điểm nối điểm đợc xây dựng trên cơ sở hoạt động độc lập hoàn toàn với nhau nhng vẫn liên hệ với nhau thông qua các mạch điện lôgic khả trình PLC không sử dụng chung các đoạn giống nhau để cho mạch điện làm việc tin cậy, an toàn.

2/- Ưu, nhợc điểm của phơng án.

- Các mạch điện cồng kềnh do phải đảm bảo nhiều điều kiện liên khoá.* Với sự phát triển của khoa học - công nghệ đặc biệt là kỹ thuật điện tử và vi xử lý cùng với sự tiến bộ của ngành đờng sắt nói chung, việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật này vào ngành ngày càng đợc phát triển rộng rãi Trong đó xu hớng ứng dụng các bộ vi xử lý và các mạch logic có thể lập trình vào

điều khiển tín hiệu đờng sắt đang ngày càng phổ biến Sự ra đời của các thiết bị logic khả trình và vi xử lý năng lực lớn đã mở ra một hớng mới cho ngành đờng sắt đặc biệt là điều khiển tín hiệu và đi cùng với nó là phơng án điểm nối điểm.

Qua khảo sát hai phơng án trên và thực trạng đờng sắt Việt nam, cùng với chủ trơng hiện đại hoá cho ngành Đờng sắt của chính phủ, ta thấy phơng án điểm nối điểm là rất phù hợp cho loại hình thiết bị điện khí tập trung kiểu vi xử lý nhờ các u điểm nổi bật của phơng án này

Phần II

Mặt bằng bố trí thiết bịI/- Mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại.

1/- Tổng quan mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại

Hiện nay, trong ngành Đờng sắt nớc ta đang sử dụng loại hình ga thiết bị ghi hộp khoá điện tín hiệu đèn màu rất phổ biến Hầu hết các ga loại này đều sử dụng các thiết bị cũ, lạc hậu, tận dụng các thiết bị cũ và thiết bị sản xuất trong n-ớc, các nguyên tắc, điều kiện kỹ thuật và đảm bảo an toàn còn đơn giản Ta có thể thấy đợc tình hình thiết bị của ga thiết bị ghi hộp khoá điện nh sau:

* Thiết bị ngoài ga:

- Cột tín hiệu:

+ Cột TH đón và gửi đều dùng tín hiệu đèn màu kiểu thấu kính ở đờng chính có tàu thông qua ga đều dùng cột cao cho tín hiệu gửi tàu, còn lại dùng cột thấp

+ Trực ban trực tiếp điều khiển cột tín hiệu đón, gửi tàu.- Tay bẻ ghi có hộp khoá điện:

Trực ban trực tiếp khống chế nguồn cung cấp cho hộp khoá điệnGác ghi trực tiếp điều khiển ghi.

- Tủ rơle vào ga:

Tủ rơ le vào ga đợc đặt gần cột đón tàu, trong đó có các thiết bị:

+ Rơ le tín hiệu đón đờng chính là điều kiện để nối thông mạch thắp đèn đón đờng chính.

+ Rơ le tín hiệu đón đờng phụ là điều kiện để nối thông mạch thắp đèn đón đờng phụ.

+ Rơ le tín hiệu dẫn đờng là điều kiện để nối thông mạch thắp đèn tín hiệu dẫn đờng.

+ Rơle kiểm tra sợi tóc cơ cấu A và rơ le kiểm tra sợi tóc cơ cấu B.+ Rơle ray đầu ga.

+ Rơ le mất điện xoay chiều- Tủ rơ le ra ga:

Đợc đặt ở trung tâm các cột gửi tàu trong đó có các thiết bị:+ Rơ le đờng chạy

+ Rơ le tín hiệu gửi tàu hớng chính+ Rơ le tín hiệu gửi tàu hớng phụ+ Rơ le sợi tóc đờng chính

* Thiết bị trong phòng trực ban:

Là các thiết bị đặt trong phòng trực ban gồm các thiết bị sau:

- Đài khống chế: Có nút ấn ở phía trên, sơ đồ ga, các đèn biểu thị phục vụ cho trực ban làm việc.

- Giá rơle gồm các rơle sau:

+ Lặp lại rơ le đờng chạy ở hai yết hầu.

+ Rơ le biểu thị cho phép đón, cho phép gửi và rơle biểu thị dẫn đờng+ Rơ le tín hiệu đón, gửi.

+ Rơ le mất điện xoay chiều.

Ngoài ra còn có tủ nguồn, chỉnh lu, biến thế

2/- Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị hiện tại.

Ta có thể thấy đợc mặt bằng thiết bị hiện tại của một ga gồm 4 đờng đón gửi nh hình vẽ.

II/- Nguyên tắc và phơng án lựa chọn thiết kế.

1/- Nguyên tắc thiết kế

Khi thiết kế một ga điện khí tập trung, nhất thiết phải đảm bảo an toàn chạy tàu, nâng cao năng lực vận chuyển, cố gắng đạt tính tiên tiến trong kỹ thuật và tính hợp lý trong kinh tế, cố gắng rút ngắn chu kỳ xây dựng, nâng cao hiệu suất thiết kế thi công, cải tiến chất lợng thiết kế và tiện cho việc duy tu bảo dỡng.

Nguyên tắc an toàn là nguyên tắc quan trọng số một, bởi bất kỳ một loại hình thiết bị vận tải nào khi đợc đa ra phục vụ nhân dân, phục vụ kinh tế đều phải

lấy tiêu chuẩn an toàn làm then chốt Đặc biệt đối với ngành Đờng sắt là ngành vận tải với khối lợng lớn, tốc độ cao thì yêu cầu an toàn càng phải đợc quan tâm hơn bao giờ hết.

Khi thiết kế một ga điện khí tập trung, ngoài đảm bảo các thiết bị chấp hành hoạt động chính xác, an toàn thì các mạch điện khống chế, điều khiển cũng phải đợc thiết kế chính xác, đảm bảo các điều kiện liên khoá đợc kiểm tra, loại bỏ các hớng đối nghịch và đợc tiến hành khoá chắc chắn chẳng hạn nh điều kiện để mở tín hiệu khi thiết lập đờng chạy là Các ghi liên quan đến đờng chạy đã nằm đúng vị trí và đợc kiểm tra trạng thái hoạt động tốt Trạng thái thanh thoát các khu vực ghi và đờng đón gửi liên quan đến đờng chạy phải đợc kiểm tra và đảm bảo không có đờng chạy đối địch đợc thiết lập trớc đó Việc mở tín hiệu phải diễn ra đồng thời với việc loại trừ việc thiết lập đờng chạy hớng đối địch và trên các tín hiệu này phải có biểu thị cấm và các ghi liên quan đến đờng chạy đã thiết lập không thể quay đợc có nghĩa là khoá các ghi này lại Các MĐĐR đợc trang bị ở các khu vực ghi và đờng đón gửi của ga để thờng xuyên kiểm tra vị trí của đoàn tàu loại trừ khả năng quay ghi và thiết lập đờng chạy khi đờng ghi bị chiếm dụng.

Trong các mạch điện nhóm chấp hành thực hiện chức năng kiểm tra và khoá đờng chạy (MĐĐR, kiểm tra vị trí, rơle khoá và gạt bỏ) thờng có điện chạy qua Bởi vậy, khi có bất kỳ sự cố nào gây đứt dây, đoản mạch thì hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái cấm, khi đó không thể quay ghi và mở tín hiệu đợc.

Mạch điện thực hiện quan hệ liên khoá phải đảm bảo đợc nguyên tắc là khi có bất kỳ một h hỏng nào xuất hiện ở bất kỳ chỗ nào trong mạch điện thì phải dẫn đến an toàn.

Các mạch điện nhóm chấp hành thực hiện chức năng quan trọng thiết yếu có đờng dây kết nối bên ngoài nhất thiết phải cắt hai đầu ra khỏi nguồn điện để đảm bảo phòng ngừa khi có một nguồn điện nào đó từ bên ngoài tác động vào khi mạch điện chỉ cắt có một đầu hoặc do ảnh hởng điện trờng của các mạch lân cận và ảnh hởng điện trờng của các mạch có dòng lớn Phơng pháp cắt một đầu đối với nguồn chỉ có ở trong các mạch dây dẫn kết nối nội bộ.

Các biểu thị không đúng đợc coi là mất an toàn.

Trong thiết kế và lắp đặt, duy tu quản lý thiết bị điện khí tập trung để tạo điều kiện thuận tiện, hợp lý, các mạch điện cần tập trung thành từng cụm, căn cứ vào chức năng nhiệm vụ từng cụm để sắp xếp và phân bố, và các phụ kiện kèm

theo thành từng ngăn để có thể dễ dàng sản xuất trong nhà máy một cách thống nhất (ngăn định hình).

Toàn bộ đờng đón gửi và khu vực yết hầu ga đều phải lắp MĐĐR kiểu kín khi phân chia MĐĐR phải đảm bảo tác nghiệp song song, đảm bảo hiệu quả khai thác vận tải và làm việc ổn định.

Cần căn cứ vào loại hình sức kéo và các điều kiện địa hình, mặt bằng, môi trờng và vật liệu cấu tạo nền balát, tà vẹt để chọn loại MĐĐR phù hợp.

2/- Phơng án lựa chọn thiết kế.

Qua khảo sát các phơng án thiết kế ở phần trên và đánh giá các khả năng của ngành cũng nh các nguyên tắc thiết kế, ta có thể lựa chọn một phơng án thiết kế cụ thể cho một ga cụ thể tuỳ thuộc điều kiện cụ thể cuả một ga ở đây, xét một ga giả định gồm 4 đờng đón gửi kèm tác nghiệp dồn thì ta nên chọn áp dụng loại hình ga điện khí tập trung kiểu vi xử lý, thiết kế theo phơng án điểm nối điểm, phần lựa chọn do vi xử lý đảm nhiệm và phần chấp hành do rơ le đảm nhiệm.

III/- Mặt bằng thiết bị ga ĐKTT kiểu vi xử lý

- Buồng rơle: Gồm các rơ le chấp hành đợc đấu nối với các thiết bị ngoài trời thông qua mạng cáp.

* Thiết bị ngoài trời gồm.

- Cột tín hiệu:

+ Cột đón: Đợc đặt tại 2 yết hầu ga, gồm 5 biểu thị giống nh của ga ghi điện tín hiệu đèn màu.

+ Cột gửi kiêm dồn: Đợc đặt tại mỗi đờng đón gửi trong ga gồm 2 biểu thị gửi (Lục và Đỏ) và một biểu thị dồn (Trắng sữa)

+ Cột dồn: Đặt tại 2 đầu ga phía trong cột đón gồm 2 biểu thị Trắng sữa và Tím.

+ Cột báo trớc: Đặt trớc cột đón khoảng 1000m gồm 2 biểu thị Vàng và lục.

- Mạch điện đ ờng ray hoặc máy đếm trục: Đợc bố trí tại các đờng đón

gửi, khu vực ghi, khu vực không ghi, khu vực báo trớc (khoá tới gần).

+ Mạch điện đờng ray đờng đón gửi: Để kiểm tra vị trí đoàn tàu và trạng thái thanh thoát của đờng đón gửi.

+ Mạch điện đờng ray khu ghi: Đợc bố trí tại khu vực ghi để kiểm tra trạng thái chiếm dụng khu ghi Mạch điện đờng ray này chỉ điều khiển tối đa 3 ghi.

+ Mạch điện đờng ray không ghi: Đợc bố trí từ cột đón đến ghi đầu tiên cho mỗi hớng để kiểm tra tình trạng chiếm dụng khu ga của đoàn tàu.

+ Mạch điện đờng ray tới gần: Đợc bố trí tại khu vực cột báo trớc có tác dụng báo tới gần của đoàn tàu.

- Mạng cáp: Dùng để dẫn nguồn và tín hiệu đến các ghi, các đèn biểu thị,

đến các hòm biến thế Đợc bố trí (chôn dới đất) dọc theo ray và vuông góc với ray.

- Ghi: Là loại ghi quay bằng động cơ.

Ngoài ra còn có hộp cáp, hòm biến thế

2/- Bản vẽ bố trí mặt bằng thiết bị ga ĐKTT kiểu vi xử lý.

phần III

Thiết kế mạch lựa chọn và chấp hành

Nh ở phần trên, ta đã xét đến một ga giả định có 4 đờng đón gửi kèm tác nghiệp dồn với mặt bằng thiết bị nh đã giới thiệu Đây là ga ĐKTT kiểu vi xử lý có phần lựa chọn sử dụng vi xử lý và phần chấp hành là rơle đảm nhiệm Các mạch điện cụ thể nh sau:

I/- Mạch lựa chọn đờng chạy

Việc lập đờng chạy do PLC thực hiện quay các ghi về vị trí yêu cầu và xác định rằng các ghi trên đờng chạy không bị khoá do đã lập đờng chạy khác Quá trình lựa chọn ghi theo sơ đồ sau:

Các ghi lựa chọn bằng rơle RGT (chọn ghi trái) và RGP(chọn ghi phải) PLC có lu trữ yêu cầu vị trí của các ghi đối với mỗi đờng chạy lựa chọn PLC đa ra mệnh lệnh để quay các ghi về vị trí yêu cầu đối với đờng chạy đã lựa chọn Các mệnh lệnh này cũng ra lệnh khoá các ghi tại vị trí thích hợp với đờng chạy

Sau khi các ghi đợc lựa chọn, các đờng chạy đợc lựa chọn bằng cung cấp nguồn cho rơle RĐKĐG đối với đờng đón gửi hoặc đờng dồn ở lối vào đờng chạy đó RĐKĐG và RĐTD hút theo sơ đồ sau:

Chức năng của PLC trong mạch RĐKĐG và RĐTD hút nh sau:

- PLC ghi nhận thao tác của trực ban khi lựa chọn đờng chạy tại các lối vào và ra thích hợp.

- Kiểm tra toàn bộ đờng chạy đó, kể cả khoảng vợt quá và sẵn sàng tiếp nhập các thông tin từ hệ thống liên khoá rơle để loại trừ các kiểm tra không cần thiết trên đờng chạy đối với hệ thống liên khoá rơle Ví dụ một đờng chạy không thể lập đợc nếu có một ghi trên dờng chạy đã đợc lập ở vị trí và khoá theo hớng của một đờng chạy đối nghịch khác, ngay sau khi đờng chạy đợc lập trớc đã đợc giải khoá thì PLC sẽ lựa chọn đờng chạy yêu cầu.

PLC interfacePLC

Chọn ghi trái

+24V