Řídicí systémy hnacích vozidel


Vozidla 843 (motorový vůz) / 943 (řídicí vůz) / 043 (vložený vůz)

Mikroprocesorový řídicí systém (MPŘS) vozidel 843, 943 a 043 se skládá z centrálního regulátoru vozidla (CRV, mají řady 843 a 943), diagnostického počítače vozu (DPV, všechny řady) a mikroprocesorového regulátoru trakčního agregátu (RTr, 843). Jedná se o první sériové nasazení MPŘS u našich drah.

Řídicí systém umožňuje i řízení případného elektrického vozu (a to i zároveň s vozem motorovým). Řídicí vozy navíc mohou řídit i starší vozy ř. 842 s hydromechanickým přenosem výkonu. Kromě obvyklých funkcí je dostupný i režim regulace rychlosti, což je ve spojení s vozem ř. 842 dost neobvyklé.

Hardware

CRV a DPV jsou velmi podobné, jejich základem jsou šestnáctibitové jednočipové procesory SIEMENS 80C166 pracující s krystalem 20 MHz. Hardware těchto počítačů pochází z MSV Studénka (kooperace s firmami AMIT Praha a MESIT Uherské Hradiště).

Ovládání

Hlavním ovládacím prvkem je nová "jednotná" hlavní jízdní páka (HJP), sdružující v sobě funkce voliče poměrného tahu, voliče režimu jízdy a ovladače brzd. Dalším důležitým ovladačem je tlačítková volba rychlosti.

Hlavním zobrazovacím prvkem je plasmový dotykový displej. V základním obrázku je na něm uprostřed zobrazen velký kruhový měřicí přístroj pro indikaci poměrného tahu s doplňkovou indikací omezení tahu a zobrazením odměřované délky vlaku. V režimu regulace rychlosti se v něm číslicově zobrazuje též požadovaná rychlost. Vlevo od měřiče poměrného tahu jsou otáčkoměr a ampérmetr, vpravo teploměry oleje, vody a tlakoměr oleje (zobrazeny opět jako klasické měřicí přístroje).

Analogové měřicí přístroje je možno dotykem přepnout na digitální zobrazení hodnot. Např. na otáčkoměru jsou běžně 2 ručičky (minimum a maximum až ze 4 agregátů). Chce-li strojvedoucí zjistit přesnou hodnotu, dotkne se prstem otáčkoměru, který se okamžitě změní na číslicový zobrazovač 4 údajů (vlastní vůz a první řízený, resp. nejbližší dva motorové vozy). Dalším dotykem se zobrazení vrátí k analogové formě.

Pod měřicími přístroji je tzv. poruchový řádek, na kterém se zobrazují nastalé poruchy či nesprávné manipulace. Nejsou-li žádné strojvedoucím nepotvrzené poruchy, vypisuje se zde část služebního jízdního řádu.

Servisní zobrazení

Spodní část displeje je vyhrazena pro tzv. butonky - dotykové plošky sloužící jako tlačítka. Prostřednictvím těchto butonků se přechází do servisních zobrazení jednotlivých technologických uzlů vozidla či celého vlaku (řídicí počítače, požární ústředna, dveřní počítače, krátkodobá či dlouhodobá historie poruch atd.).

Speciální servisní zobrazení vlaku dává přehled o všech vozidlech ve vlaku (jejich řady a inventární čísla), určí parametry vlaku a umožňuje korigovat délku vlaku, pokud jsou v soupravě vozidla nezapojená na vlakovou linku. Dále informuje o poruchových stavech jednotlivých vozidel a konečně umožňuje vyvolat kterýkoliv servisní obrázek libovolného vozidla zapojeného na vlakovou linku.

V současnosti diagnostický systém detekuje na motorových vozech asi 150 různých poruch ze všech možných obvodů vozidla - od trakčního agregátu přes vlastní počítače a jejich periferie až po dveře, topení a (doopravdy) sledování stavu WC. Na řídicích vozech se jich detekuje asi polovina a na vložených vozech asi pětina. Poruchy se zjišťují i na připojených vozidlech a strojvedoucí je tak informován i o poruchových stavech všech vozidel ve vlaku (samozřejmě jen pokud komunikují po vlakové sběrnici).

Kromě obvyklých poruchových signálů se detekuje zhruba 10 chybných manipulací strojvedoucího, které na běžných vozidlech způsobují stresové situace a někdy i menší či větší zpoždění vlaku (např. pokus o rozjezd při nenavolené požadované rychlosti či nezvoleném směru).

Hlavní funkce software CRV

CRV snímá signály z pultu strojvedoucího, z pohonu a z obvodů brzdy. Na jejich základě dává povely do regulátoru pohonu, do trakční a brzdové výzbroje a řídí součinnost elektrodynamické a pneumatické brzdy (včetně řízení záskoku výpadku dynamické brzdy brzdou pneumatickou).

Kromě řízení vlastního vozu CRV umožňuje vícenásobné řízení prakticky neomezeného počtu vozidel, k čemuž využívá 2 vodiče kabelu UIC (tzv. vlaková řídicí linka, přenosová rychlost 9.6 kBd).

Dále CRV umožňuje on-line záznam provozních údajů (např. otáčky, poměrný tah, rychlost, proud atd.) a následné vyhodnocení na přenosném PC (přímo za jízdy). Při periodě snímání 100 ms a snímání 6 provozních veličin je délka záznamu téměř 20 minut.

Další funkcí je zkušební režim CRV. V tomto režimu se simuluje chování řízené soustavy (vlaku) s ohledem na výstupní signály CRV (tedy např. odezva skutečné rychlosti na poměrný tah). Zkušební režim je možno využívat při nastavování konstant, prověřování spolupracujících zařízení (reakce na výstupní signály CRV) či pro výuku strojvedoucích.

Celý program CRV je napsán v assembleru procesoru 80C166 a má asi 12 KB (což je v době mnohamegabajtových, prakticky nic nedělajících programů, vyžadujících Pentium s frekvencí alespoň 100 MHz, malý zázrak).

Hlavní funkce software DPV

Software DPV umožňuje diagnostiku vlastního vozu a dálkovou diagnostiku až 62 vozidel v soupravě, přitom vychází z návrhu normy IEC TC9 CD 332. K diagnostice ostatních vozidel vlaku jsou využívány další 2 vodiče kabelu UIC (tzv. vlaková diagnostická linka, přenos. rychlost 19.2 kBd).

Navržený systém vlakových linek vytvořil normativní zásady pro vznik tzv. "národní sběrnice", která umožňuje spolupráci řídicích a diagnostických systémů hnacích, řídicích a vložených vozidel různých řad. Řízení vozidel různých řad též umožňuje nové pojetí jednotného řídicího pultu (vícefunkční ovladače - např. start dieselu / zapnutí hlavního vypínače, zobrazování na displeji - otáčky dieselu / trolejové napětí atd.).

Základní funkcí DPV je zobrazování provozních údajů vlastního a nejbližšího řízeného vozu (v případě vozu 943 dvou nejbližších řízených vozů). Je možno navolit zobrazení provozních údajů libovolného trakčního vozidla vlaku připojeného na vlakovou linku.

Další funkcí je zajišťování tzv. vozových funkcí. Jedná se např. o řízení vnějších dveří, sledování napětí vozové baterie se zásahem při jeho poklesu, signalizaci "Zastávka na znamení", kontrolu vzduchového vypružení, přenos signálů požární ústředny, synchronizaci chodu kompresorů atd.

Kromě trakčních obvodů (včetně regulačních) sleduje DPV i stav tzv. vozových zařízení (dveře vnější i vnitřní - oddílové, topení, vodní hospodářství, vnější osvětlení, obvody dobíjení baterie atd.).

V případě poruchy či mimořádného stavu, ať již trakčních či vozových zařízení, na kterémkoliv vozidle soupravy se na zobrazovači strojvedoucího zobrazí patřičná poruchová zpráva.

Dále program umožňuje zobrazit krátkodobou historii poruch či záznam poruch ze zálohované paměti, a to také pro každé vozidlo ve vlaku. Záznam poruch vlastního vozu je možné přenést po sériové lince do běžného PC a dále archivovat.

Další funkcí je automatický výpočet parametrů vlaku (délka, hmotnost, brzdná váha a brzdicí procenta). Ve spolupráci s CRV pak zobrazuje odměřování délky vlaku.

Délka kódu programu DPV je asi 40 KB, zhruba stejný objem mají tabulky a konstanty.


Po vyhodnocení zkušebního provozu cca 70 vozidel lze oprávněně říci, že řídicí systém je jednou z nejspolehlivějších součástí vozidel a že ovládání a diagnostika strojvedoucím plně vyhovuje.


Zpět