I.Giới thiệu khái quát vềđường ngang KM 7+137.
Đường ngang km7+137 khu gian Giáp bát - Văn điển thuộc tuyến đường sắt thống nhất Hà Nội – Sài Gòn. Đường ngang km 7+137 hiện chưa có hệ thống tín hiệu phòng vệ. Bề mặt giao cắt đường ngang rộng 6m. Tốc độ chạy tàu cực đại trên khu gian là 60 km/h (trong công lệnh tốc độ chạy tàu năm 2003 của LHĐSVN).
Đường ngang km 7+137 là một đường ngang đơn nằm giữa khu gian Giáp bát - Văn điển. Đường ngang có mật độ giao thông đi lại tương đối lớn, ý thức người dân chưa cao nên cần lựa chọn loại hình tín hiệu phòng vệ đường ngang để đảm bảo an toàn cho người và các phương tiện khi qua đường ngang. Bên cạnh đó theo Điều lệ đường ngang 2001 thì đường ngang km 7+137 là một đường ngang không đủ tiêu chuẩn: lối rẽ vào đường ngang là đường Quốc lộ song song với đường sắt, dễ gây nguy hiểm cho người và phương tiện lưu thông qua lại trên đường ngang. Mà trong quy định của Điều lệ đường ngang thì lối rẽ vào đường ngang chỉ cho phép một góc nhọn nhưng không nhỏ hơn 450 trong trường hợp ngoại lệ.
II.Lựa chọn thiết bị cho đường ngang km 7+137.
Qua nghiên cứu và tìm hiểu các loại hình thiết bị đường ngang cảnh báo tự động hiện có trên đường sắt Việt Nam. Tôi quyết định chọn
loại hình thiết bị tín hiệu cảnh báo tự động dùng PLC với cảm biến từ. Hiện nay loại hình này đang được sử dụng phổ biến trên đường sắt Việt Nam. Nó phù hợp với điều kiện của đường sắt Việt Nam và thể hiện được tính ưu việt hơn so với các loại hình cảnh báo trước đây như cảnh báo bằng nhân công, cảnh báo bằng rơle.
Tín hiệu cảnh báo tự động có ưu điểm là thời gian chiếm dụng đường ngang ngắn: 40 giây. Có thế xác định hướng chạy tàu bằng các cảm biến, có thể điều chỉnh thời gian cảnh báo đường ngang...
* Lựa chọn các thiết bị cho đường ngang:
II.1. Cột đèn báo hiệu đường bộ:
Đặt hai cột đèn báo hiệu đường bộ về phía bên phải hướng đi vào đường ngang.
Sử dụng loại hình cột tín hiệu cảnh báo tự động “ĐN-2001” đã được Liên hiệp ĐSVN cho phép sử dụng trong toàn ngành và đã được cải tiến. Cột và tán đèn, hộp chuông, culiê được sơn tĩnh điện đảm bảo độ bền và đẹp (xem bản vẽ trang sau).
II.2. Bộđiều khiển PLC: 2 bộ(1 chính, 1 phụ) Đặt trong tủ điều khiển
Bộ điều khiển dùng loại S7-214 (CPU-224) của hãng Siemens có các đặc tính kỹ thuật chính sau:
- Nhiệt độ làm việc: 00 C – 750 C - Độ ẩm: 5%-95%
- Kích thước (rộng-dài-cao):120.5-80-62 (mm) - Công suất tiêu thụ: 7W
- Số cổng vào: 14 cổng - Số cổng ra: 10 cổng
- Số mô đun mở rộng: 7 môđun - Số bộ định thời gian: 256 - Số bộ đếm: 256
- Số cổng truyền thông: 1 cổng (RS485/PPI) - Tốc độ truyền thông: 9.6, 19.2, 187.5 KB - Khoảng cách truyền lớn nhất: 1200 m - Dải điện áp làm việc: 20.4 – 28.8 VDC
- Điện áp vào phá hỏng: 35 VDC trong thời gian 0,5 s - Điện áp vào cho phép tới 30 VDC
- Họat động bình thường: 24 VDC, dòng 4 mA
- Cổng vào ở trạng thái 1: điện áp thấp nhất là 15 VDC và dòng lớn nhất là 2,5 mA.
- Không bảo vệ quá tải ở đầu vào
- Số đầu vào kích hoạt cùng một lúc là 14 - Điện áp ở đầu ra cho phép là: 20.4 ÷ 28.8 VDC - Dòng ở cổng ra trạng thái 1: 0,75 A
- Trở kháng ra khi được kích hoạt: 0,3 Ω
- Dòng rò ở cổng ra: 10 μA
- Dòng phá huỷ đầu ra: 8A trong thời gian 100ms - Không bảo vệ quá tải ở đầu ra
II.3. Bộ xác báo đoàn tầu
Đặt 6 bộ cảm biến BERO (3RG4644 – 6AN01) của hãng SIEMENS (xem bản vẽ trang sau) có các đặc tính kỹ thuật sau:
- Điện áp làm việc từ 10 – 30 V - Độ nhạy lớn nhất 40 mA - Dòng điện quá tải 0,2 A - Nhiệt độ lớn nhất 800c - Độ ẩm 100 %
II.4. Bộ phát âm thanh
Dùng thiết bị cảnh báo bằng âm thanh do Công Ty Tư vấn Đầu tư & Xây dựng sản xuất, đăt trong tủ điều khiển(xem bản vẽ 04) có các đặc tính kỹ thuật sau:
- Nguồn nuôi 12 VDC/2A
- Tín hiệu điều khiển: mức điện áp 18 – 24 VDC - Công suất PMax: 15 W
- Trở kháng ra: 4 Ω - 8 Ω
- Làm việc ở chế độ: “Chú ý có tầu ra đường ngang”
II.5. Bộ giao tiếp:
Bộ giao tiếp phù hợp với các cảm biến loại BERO (3RG4644 –
6AN01), đặt trong tủ điều khiển (xem bản vẽ trang sau) có các đặc tính sau: - Có 6 cổng vào, 6 cổng ra
- Điện áp danh định 24 VDC
Cấp nguồn cho cảnh báo tự động từ nguồn ắc quy. Mạch nạp cho ắc qui làm việc ở chế độ tự động điều chỉnh nạp. Có thể thay đổi dòng nạp ắc qui bằng cách đầu tắt R1 hoặc R2 hoặc R3. Được đặt trong tủ điều khiển (xem bản vẽ trang sau)
+ Khi điện áp ắc qui ≤ 24 V: mạch tự động nạp. + Khi điện áp ắc qui ≥ 28 V: Mạch nạp tự động ngắt. + Dòng nạp tối đa: 5 A.
II.7. Đèn LED:
Sử dụng loại đèn LED “LED-CT-001”(xem bản vẽ trang sau), có các đặc tính kỹ thuật sau:
+Dùng loại đèn LED có độ phát xạ cao, đảm bảo tầm nhìn tín hiệu từ khoảng cách trên 100m.
+Vỉ đèn LED bao gồm 198 bóng chia thành 22 nhánh song song với nhau, mỗi nhánh có 9 bóng đèn. Vỉ đèn LED được chia thành nhiều tam giác đều bằng nhau, các đèn LED được bố trí tại đỉnh của các tam giác đều để đảm bảo cường độ sáng cao và đồng đều.
+ Các đèn LED được bố trí theo nguyên tắc xen kẽ để khi có một số bóng đèn bị hỏng thì vẫn đảm bảo độ sáng tương đối đồng đều, không bị xuât hiện vùng tối.
+ Mạch đèn LED có độ bền cao và ổn đỉnh nhờ có mạch ổn áp và các điện trở bảo vệ
+ Các thông số của mạch đèn LED: - Điện áp sử dụng: từ 22-28VDC - Điện áp tiêu thụ: 330 mA
- Công suất tiêu thụ: 5.3 W
II.8.Loa:
Sử dụng loa nén loại 8Ω -15W, đặt trên cột đèn báo hiệu đường bộ, lắp trong hộp gỗ hoặc tôn đảm bảo âm thanh rõ ràng, trung thực, vành loa rộng đảm bảo phạm vi phủ âm thanh lớn.
II.9.Chuông:
Chuông lắp trong hộp gỗ hoặc tôn,lắp trên cột tín hiệu đường bộ, sử dụng chuông 24VDC đảm bảo phát âm thanh rõ ràng phải đủ lớn cho người đi bộ cách xa 15m vẫn nghe rõ.
IV.Nguyên lý hoạt động của hệ thống và của từng thiết bị: * Nguyên lý giám sát – kiểm tra:
IV.1. Giám sát:
Toàn bộ hệ thống có thể giám sát trực tiếp bằng phần mềm GS Version 1.0.
Phần mềm này có tác dụng giúp cho người kiểm tra có thể giám sát trạng thái hoạt động tại chỗ của toàn bộ hệ thống cảnh báo đường ngang tự động một cách trực quan. Khi chạy phần mềm này, người sử dụng phải cắm cáp PC/PPI vào cổng PPI của PLC chính (đang ở chế độ “Run”). Và kích hoạt vào nút “Cho phép truyền” để kích hoạt việc truyền thông giữa máy tính và PLC.
Để nhận biết được máy tính và PLC có đang ở trạng thái kết nối được hay không, người sử dụng nhìn vào thanh diễn tiến ở góc cuối bên tay phải của màn hình có chuyển dịch hay không hoặc ở góc bên trái có hiện lên
dòng chữ “chưa kết nối”. Phần mền này mặc đỉnh cổng truyền thông là cổng COM1. Vì vậy người sử dụng chương trình này nên chú ý để cắm cáp cho đúng cổng COM1 trên máy tính. Khi máy tính được kết nối với PLC (cần chú ý là PLC chính) thì việc thể hiện của màn hình như sau:
- Khi có tầu tác động vào cảm biến nào thì cảm biến đó sáng đỏ lên. Cảm biến này đếm được bao nhiêu xung, thì cảm biến tương ứng trên màn hình nháy được bằng số lần tương ứng. Đồng thời số trục mà hệ thống đếm đực đều thể hiện trên các ô chữ.
- Các cột tín hiệu trên màn hình, được thể hiện tương ứng với các cột tín hiệu, ở ngoài đường ngang và tín hiệu đèn phù hợp với trạng thái hoạt động hoặc không hoạt động của thiết bị thật.
- Chuông và loa trên màn hình máy tính được thể hiện tương ứng với trạng thái hoạt động hoặc không hoạt động của thiết bị (không hoạt động là mầu ghi, khi hoạt động chuyển sang màu xanh).
- Ngoài ra màn hình máy tính còn thể hiện được thời gian trễ mà PLC đã tính toán để mở tín hiệu cảnh báo đường ngang và đồng hồ đếm thời gian tầu đến đường ngang.
- Màn hình cũng thể hiện khi hệ thống chuyển sang chế độ cảnh báo đèn vàng (chú ý: Khi đoàn tầu chạy ngược trở lại thì số lượng trục đếm được tăng gấp đôi).
IV.2. Kiểm tra:
Bộ nhớ của PLC có thể lưu được số liệu về thời điểm đoàn tầu qua đường ngang trong phạm vi 42 đoàn tầu gần nhất. Khi cần thiết kiểm tra có thể in ấn và báo cáo số liệu bằng phần mềm GS. Version 1.0.
* Các dữ liệu được thể hiện khi báo cáo là:
Ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây của đoàn tầu khi qua đường ngang (thời điểm hệ thống mở tín hiệu cho đường bộ).
Vì vậy phần mềm GS. Version 1.0 yêu cầu cấu hình tối thiểu của máy tính như sau:
- Tốc độ 200 MHz - Ram: 32 Mb
- Cổng truyền thông : COM1
- Dung lượng ổ cứng còn trống: 30 Mb - Phần mền Microsoft Access
Để lấy được dữ liệu mà PLC lưu trữ, người sử dụng cần phải cắm cáp PC/PPI vào cổng PPI của PLC phụ (đang ở chế độ “Run”) và kích hoạt vào nút “Cho phép truyền” trên màn hình giám sát của phần mềm GS. Version 1.0.
Khi đó trên màn hình giám sát, người sử dụng cần phải kích hoạt vào nút. “Báo cáo dữ liệu”. Sau đó kích hoạt vào cổng I1.3. của PLC phụ.
Khi cần thiết ín ấn, người sử dụng cần nhập vào các thông tin như: tuyến đường sắt, người kiểm tra, km số.
Để xem trước khi in, người sử dụng kích hoạt vào nút “In ấn”. Khi đó màn hình như sau:
Để in ấn, người sử dụng kích hoạt vào nút “Print” trên góc trên bên trái màn hình. Nếu người dụng muốn lưu trữ dữ liệu vừa kiểm tra thì chỉ việc kích hoạt vào nút “export” trên màn hình.
Chú ý:
- Nếu trên máy tính mà còn lưu trữ dữ liệu của những lần kiểm tra trước đây, thì người sử dụng cần phải kích hoạt vào nút “Xoá dữ liệu” trên thanh công cụ của màn hình giám sát. Khi xoá các dữ liệu trên thì mới lấy được các dữ liệu mà PLC đang lưu trữ.
- Để tăng tính bảo mật trong công tác kiểm tra, phần mền yêu cầu người sử dụng phải nhập đúng mật khẩu của mình. Mật khẩu này chỉ cung cấp cho người có thẩm quyền trong ngành.
CHƯƠNG3