Вопрос 24. Безопасный интерфейс с объектами. Классификация элементов сопряжения.

Условно все устройства согласования с объектами (УСО) можно разделить на две группы: устройства вывода управляющих сигналов и устройства ввода информации. Для ввода и вывода сигналов, не связанных с безопасностью движения поездов, как правило, используются стандартные УСО, выпускаемые в составе управляющих ЭВМ и компьютеров.

Для их построения используются специальные схемные решения. К УСО устройств железнодорожной автоматики и телемеханики предъявляются следующие основные требования:

– обеспечение временнóго и энергетического согласования электронных схем с исполнительными объектами;

– стабильность временных и энергетических параметров УСО в заданных пределах в течение всего срока эксплуатации;

– максимально допустимая нечувствительность к электромагнитным помехам и влияниям;

– высокая технологичность в производстве в сочетании с низкой стоимостью.

Схемные решения устройств сопряжения с объектами, обеспечивающими безопасность движения поездов, не должны иметь опасных отказов, т.е. с определённой вероятностью должны исключать ложное включение исполнительных объектов при отказе элементов УСО. Обычно учитываются отказы, выражающиеся в появлении следующих событий:

– короткого замыкания и обрыва в элементах и соединениях;

– самовозбуждения электронных схем;

– кратковременного или длительного отключения источников электропитания;

– повреждения источников электропитания, при котором на его шинах появляется значительная переменная составляющая;

– изменения параметров элементов или их режимов работы в установленных пределах;

– появления двух и более отказов элементов или соединений между точками схемы, не выявленных за время нахождения схемы в статическом состоянии.

Все безопасные УСО можно разделить на схемы, построенные с применением функциональных преобразователей (ФП) одного вида электрического тока в другой и самопроверяемые устройства. Наиболее широко применяют ФП с использованием реле первого класса надёжности, контакты которых рабочие цепи объектов управления. Такие устройства называют устройствами возбуждения исполнительных реле (УВИР). Преимуществами таких УСО является то, что реле имеют высокую устойчивость к электромагнитным помехам и перенапряжениям, являются идеальными элементами гальванической развязки с несимметричными отказами. Недостатками реле являются ограниченный срок службы и потребности в профилактическом обслуживании.

Бесконтактные УСО не требуют профилактического обслуживания, более технологичны в изготовлении, не содержат специализированных элементов. Однако проблема безопасности при этом решается более сложными методами, что определяет и более высокую их сложность. При этом усложняются и методы доказательства соответствия этих УСО требуемым уровням безопасности.

В настоящее время, в основном, используется первый вид УСО, однако считается, что бесконтактные УСО более перспективны.

Способы построения бесконтактных УСО (одноканальные, двухканальные и мажоритарные, с последовательным и параллельными способами включения контрольных элементов КЭ) и способы самоконтроля (программные, аппаратные и программно-аппаратные).