Система обнаружения препятствий на железнодорожном переезде - Дипломная работа

Важное место в сооружениях железных дорог занимают переезды - места пересечений в одном уровне железнодорожного полотна и автомобильных дорог. Они являются точками повышенной опасности для движения, как по железнодорожному пути, так и по автомобильной дороге. Устройство вместо них пересечений дорог в разных уровнях требует значительных капитальных затрат и мощностей строительных организаций. Оно ведется ограниченно, и в первую очередь при особенно высоких размерах железнодорожного и автомобильного движения, на городских магистралях, на линиях с высокоскоростным движением поездов. Эти требования осуществляются системами автоматической переездной сигнализации, неразрывно связанной c устройствами путевой блокировки на перегонах и соответствующими техническими средствами на станциях. Описываемая ниже инфракрасная лучевая система обнаружения препятствий на переезде может широко использоваться на сети железных дорог России и СНГ. 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ, ВЫБОР И РАСЧЁТ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 1.1 Общие сведения о переездной сигнализации препятствие переезд излучатель сигнализация Железнодорожные переезды - места пересечения в одном уровне железных дорог с автомобильными дорогами, а иногда с городскими улицами и трамвайными путями - оборудуются устройствами сигнализации, служащими для своевременного предупреждения водителей безрельсовых транспортных средств на подходах к переезду о приближении к нему поезда. При этом следует учитывать, что место установки сигнала должно обеспечивать хорошую видимость его со стороны автотранспорта и не увеличивать длину переезда ( расстояние между сигналами, ограждающих переезд с обеих сторон ), т.к. с увеличением длины переезда увеличивается время его занятости транспортом и снижается его пропускная способность. Перед переездами, оборудованными шлагбаумами, на тех же расстояниях устанавливаются два предупредительных знака Железнодорожный переезд со шлагбаумом. 1.2 Известные технические решения по обнаружению препятствий на переезде 1.2.1 Инфракрасный однолучевой (лазерный) метод обнаружения препятствий В комплект устройства лазерного принципа действия входят (рисунок 1.1.) передатчик (ИЗ), приемник направленного излучения (ПР) и пять отражателей (О). Указанных элементы располагаются таким образом, чтобы любой предмет размера не менее 2,9 х 1,3 х 0,75 м пересекал хотя бы один лазерный луч в пределах контролируемой зоны. Источником излучения служит GaAs светодиод, вырабатывающий импульсы инфракрасного излучения длительностью 200нс и мощностью 5Вт. Чувствительность приемника составляет не менее 10мкВт. Так, при ухудшении видимости во время тумана до 23 м расстояние, надежно перекрываемое устройством, достигает 70 м. 1.2.2 Локационный метод обнаружения препятствия, с использованием инфракрасного излучения Это устройство можно применить для охраны какого-либо объекта или как сигнальный датчик в приборах автоматики самого разного назначения (например, автоматического включения и выключения света в местах временного пребывания людей: ванных комнатах, туалетах, подъездах). Его особенностью является компактность конструкции и полная автономность работы за счет объединения в одном корпусе ИК - излучателя и приемника отраженного сигнала. Принцип действия этого устройства изображен на рисунке 1.2. 1.3 Помехи в ИК-датчиках Перейдем к анализу помеховых воздействий, вызывающих ложное срабатывание ИК-датчика. Предлагается следующая классификация помех: тепловые, обусловленные нагреванием фона при воздействии на него солнечного излучения, конвекционных потоков воздуха от работы радиаторов, кондиционеров, сквозняков; - вибрационные, возникающие вследствие колебания луча чувствительной зоны под воздействием вибрации и случайного изменения положения датчика; - электрические, вызываемые наводками от источников электро- и радиоизлучений на отдельные элементы электронной части датчика; - собственные, обусловленные шумами ИК - приемника и тракта усиления сигнала; посторонние, связанные с перемещением в зоне чувствительности датчика мелких животных (собаки, кошки, птицы) или насекомых но поверхности входного оптического окна датчика . 1.3.1 Тепловые помехи Наиболее значительной и «опасной» помехой является тепловая, вызываемая изменением температуры участков фона, на который направлены лучевые зоны чувствительности. На рисунке 1.3 приведена запись типичной солнечной помехи на выходе ИК-приемника при прохождении облака, а также ее спектр. Это позволяет соответствующим построением схемы подавить их за счет вычитания сигналов. 1.3.2 Конвективные помехи Конвективные помехи обусловлены воздействием перемещающихся потоков воздуха, например, сквозняков при открытой форточке, щелей в окне, а также бытовых отопительных приборов - радиаторов и кондиционеров. В отличие от солнечной засветки конвективные помехи от различных участков фона, воздействующих даже на расстоянии 0,2- 0,3 м, слабо коррелированы между собой и их вычитание не дает эффекта. 1.3.3 Электрические помехи Электрические помехи возникают при включ