Tachograf elektroniczny T-130P.pdf

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2005

Tachograf elektroniczny T-130P

Bogusław Borucki

Jan Goska

Jerzy Niewiatowski *

Przedstawiony elektroniczny tachograf jest przeznaczony do pojazdów szynowych.

W artykule opisano rozwiązania konstrukcyjne zastosowane w tachografie T–130P

oraz rozwiązania ideowe jednostki rejestrującej i pozostałych zespołów tachografu,

a także program do odczytywania i prezentacji zapisu za pomocą komputera PC

i ekonomika ich eksploatacji wymaga ciągłego

pomiaru i rejestrowania podstawowych para-

metrów ruchu – prędkości, drogi i czasu oraz rejestra-

cji funkcji roboczych pojazdu i czynności maszynisty.

Funkcje te spełnia tachograf stanowiący obowiązkowe

wyposażenie pojazdów trakcyjnych poruszających się

po torach, niezależnie od tego czy ruch odbywa się po

torach PKP, czy też po torach będących własnością wiel-

kich zakładów przemysłowych (np. kopalń, hut).

Przez długi czas zapis podstawowych parametrów

ruchu realizowano na taśmie papierowej woskowa-

nej [1]. Ta forma zapisu była powszechnie stosowana

od lat 30. do 80. XX wieku. Tachografy tej generacji

są dotychczas powszechnie stosowane na kolei. Zapis

na taśmie papierowej ma szereg wad: odczyt jest mało

precyzyjny, archiwizowanie i analiza dużej liczby taśm

są kłopotliwe, zapis ma małą trwałość i małą odporność

na uszkodzenie. Stosowane dotychczas tachografy me-

chaniczne, rejestrujące na taśmie papierowej, w coraz

mniejszym stopniu spełniają współczesne wymagania,

szczególnie dotyczące dokładności oraz możliwości

współpracy z urządzeniami pojazdu.

W ostatnich latach powstała możliwość wykorzy-

stania pamięci elektronicznej jako nośnika informacji.

Ta forma zapisu jest bardzo wygodna do przecho-

wywania i łatwa do analizy. Taki zapis zastosowano

w tachografie T-130P, który został opracowany i jest

wytwarzany przez Przemysłowy Instytut Automatyki

i Pomiarów [2]. Typ T-130P pochodzi z serii T, liczba

130 oznacza maksymalną prędkość

w km/h, a litera P oznacza, że reje-

stracja informacji odbywa się w elek-

tronicznej karcie pamięci – EKP. Za-

stosowanie pamięci elektronicznej

zapewnia łatwy odczyt, prezentację,

analizę i archiwizację zapisanych in-

formacji. Małe w ymiar y, brak części

ruchomych i zwarta konstrukcja mo-

dułu pamięci elektronicznej umoż-

liwia dobre zabezpieczenie zapisu

podczas zderzenia, pożaru itp.

Zasada działania

Tachograf T-130P składa się z jednostki centralnej, prze-

twornika prędkości zamocowanego na piaście koła

jezdnego i kabinowych mierników prędkości umiesz-

czonych w polu widzenia maszynisty. Schemat funkcjo-

nalny zestawu tachografu T-130P przedstawia rys. 1.

Impulsy z przetwornika prędkości są przetwarzane

przez układ mikroprocesorowy i przeliczane na war-

tość prędkości z uwzględnieniem średnicy koła jezd-

nego pojazdu. Jednostka centralna wytwarza sygnał do

sterowania kabinowych wskaźników prędkości oraz

sygnały dwustanowe do sterowania i sygnalizacji, np.

przekroczenia określonych prędkości progowych.

Wszystkie informacje są rejestrowane w sposób ciągły

w elektronicznej karcie pamięci (EKP). Karta jest włą-

czana do gniazda rejestrującego przed rozpoczęciem

jazdy. Maszynista przez wpisanie kodu potwierdza

swoją tożsamość. Każde wyłączenie EKP lub wyłączenie

napięcia zasilania, równoważne z przerwaniem ciągło-

ści zapisu, jest rejestrowane i sygnalizowane podczas

odczytu. Po odbyciu jazdy karta pamięci EKP jest prze-

kazana do odczytania i archiwizacji zapisu. Po odczyta-

niu i skasowaniu zapisu karta pamięci EKP jest gotowa

do ponownego zapisu. W przypadku przepełnienia się

pamięci zapis jest kontynuowany, z tym że najstarsze

informacje są zastępowane nowymi zapisami. Zacho-

wywane jest zawsze ostanie 75 godzin zapisu.

%+0

7EJuCIA

DWUSTANOWE

WEJu¿

%+0

7YJuCIA

DW USTANOWE

DOWYJu¿

+ABINOWE

WSKAxNIKI

PRÃDKOuCI

*EDNOSTKACENTRALNA

TACHOGRAFU

.ADAJNIK

PRÃDKOuCI

* dr inż. Bogusław Borucki,

mgr inż. Jan Goska,

inż. Jerzy Niewiatowski

– Przemysłowy Instytut

Automatyki i Pomiarów, PIAP

#YFROWATRANSMISJA

DANYCH23

Rys. 1. Schemat funkcjonalny tachografu kolejowego T-130P

B ezpieczeństwo ruchu pojazdów szynowych, jak

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2005

Jednostka centralna tachografu

Oprócz zapisu w EKP włączanej przez maszynistę

w zewnętrzne gniazdo jednostki centralnej tachografu

równolegle następuje rejestracja w wewnętrznej EKP

− w jednostce centralnej. Przy czym w pamięci we-

wnętrznej pozostaje zawsze zapis z ostatnich 75 godzin

pracy, który w sposób ciągły jest zastępowany nowymi

informacjami. Pamięć wewnętrzna może być odczytana

w wypadku utraty zapisu EKP zewnętrznej lub w przy-

padku innych zdarzeń, jako potwierdzenie zapisu karty

podstawowej.

Do jednostki centralnej tachografu są doprowadzane

informacje z pojazdu, tj. sygnał prędkości, sygnały

dwustanowe oraz informacje z klawiatury. Informa-

cje te są przetwarzane i porównywane z zapisanymi

w pamięci tachografu wartościami progowymi oraz

zapisywane w elektronicznej karcie pamięci (EKP).

Ponadto jednostka centralna tachografu wytwarza sy-

gnał cyfrow y do sterowania kabinow ymi wskaźnikami

prędkości (RS-485) oraz sygnały dwustanowe związane

z przekroczeniem ustalonych wartości prędkości pro-

gowych do sterowania układami pojazdu, np. aktywa-

cja czuwaka, blokada otwarcia drzwi. Dwa wyjścia

są wykorzystane do sygnalizacji obecności i stopnia

zapełnienia EKP. Jedno z wyjść tachografu jest przy-

stosowane do współpracy ze sterownikiem. Wyjście

to generuje sygnał prostokątny, który może służyć do

sterowania procesami realizowanymi w funkcji drogi

– np. w autobusach szynowych sygnały używane są do

automatycznego zapowiadania kolejnych przystanków.

Jednostka centralna tachografu powinna być zlokalizo-

wana w miejscu gdzie nie jest narażona bezpośrednio

na zniszczenie zarówno podczas normalnej eksploata-

cji, jak i podczas zderzenia.

Na płycie czołowej jednostki centralnej tachografu

znajduje się gniazdo elektronicznej karty pamięci

(EKP), wyświetlacz i klawiatura. EKP, na której na

bieżąco są zapisywane informacje, jest włączana do

gniazda jednostki centralnej tachografu przed rozpo-

częciem jazdy. Maszynista po włączeniu karty wpisuje

kod identyfikacyjny, co jest potwierdzane odpowied-

nim komunikatem. Brak karty lub kodu, prócz komuni-

katu na wyświetlaczu, może być sygnalizowany lampką

umieszczoną na pulpicie sterującym maszynisty. Od-

dzielnie jest sygnalizowany końcowy etap zapisu EKP,

gdy do całkowitego zapełnienia pamięci pozostaje

mniej niż 10 godzin pracy.

Wyświetlacz i klawiatura służą do wprowadzania nie-

zbędnych nastaw: dat y, czasu, kodu ID (kod ident yfika-

cyjny), średnicy rzeczywistej koła jezdnego, wartości

progowych sygnalizacji prędkości. Widok wyświetlacza

wraz z klawiaturą przedstawia rys. 2. Na wyświetlaczu

są wyświetlane informacje potwierdzające poprawne

wpisanie kodu, wskazujące bieżący czas, prędkość

i inne informacje niezbędne podczas wykonywania

nastaw za pomocą klawiatury. Za pomocą klawiatury

można nastawiać czas zegara wewnętrznego, wpisy-

wać kod identyfikacyjny maszynisty, sprawdzić czas

pracy pamięci, wpisywać aktualną wartość średnicy

koła, ustawiać wartości prędkości progowych. Niektóre

funkcje nastaw są zastrzeżone wyłącznie dla obsługi

serwisowej, np. zerowanie licznika drogi tachografu,

zmiana średnicy nominalnej koła. Czynności te wyma-

gają włączenia „serwisowej” EKP. Karta EKP pozwala

na zapisanie 75 godzin pracy. Na 10 godzin przed za-

pełnieniem EKP pojawia się sygnał ostrzegający ma-

szynistę. Przed całkowitym zapełnieniem EKP należy

włączyć inny egzemplarz pamięci, a zapisany przekazać

do odczytu.

Przetwornik prędkości

Przetwornik prędkości pojazdu jest mocowany do tulei

łożyskującej oś wózka jezdnego pojazdu. Część wiru-

jąca − rotor przetwornika jest sprzęgnięta z osią wózka

za pomocą zabieraka. Przetwornik prędkości wytwarza

sygnał do sterowania układem pomiaru prędkości i dro-

gi. Konstrukcja przetwornika jest przystosowana do

trudnych warunków pracy, jakie panują w miejscu jego

zainstalowania (na osi pojazdu), tj. silnych drgań, uda-

rów i bezpośredniego oddziaływania warunków atmos-

ferycznych. Przetwornik wytwarza sygnał impulsowy.

Data

Czas – godz. : min

Prędkość

Liczba godzin

zapisu w EKP

21 - 03 - 2004 11:55

000 km/h

EKP:37h

Droga przebyta od czasu resetu

jednostki centralnej

0.033.737,543km

SPRAWDZ ID! Wy7=0

Wezwanie do wpisania kodu

Rys. 2. Wyświetlacz i klawiatura jednostki centralnej tacho-

grafu

Elementem przetwarzającym jest czujnik hallotronowy

pobudzany przez magnesy trwałe umieszczone w roto-

rze przetwornika. Podczas jednego obrotu koła są wy-

twarzane cztery impulsy. Zapewnia to rozdzielczość

zapisu nie gorszą niż 1 m. Zespół czujnika jest umiesz-

czony w stalowej grubościennej obudowie zapewniają-

cej niezbędną odporność mechaniczną i ekranowanie

od wpływu zewnętrznych pól magnetycznych.

Kabinowe wskaźniki prędkości

Kabinowy wskaźnik prędkości umieszczony na pulpi-

cie maszynisty wskazuje aktualną prędkość pojazdu.

Zastosowano tu szerokokątne (270°), czytelne wskaź-

niki o zakresie odczytu dostosowanym do rodzaju po-

jazdu. Jest to typowy ustrój logometryczny stosowany

w technice motoryzacyjnej. Transmisja pomiędzy jed-

nostką centralną a kabinowymi wskaźnikami prędkości

odbywa się za pomocą sygnałów cyfrowych RS-485.

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2005

Program do odczytu i prezentacji

zapisu „TACHOxGRAF”

Wraz z konstrukcją tachografu serii T-130P opraco-

wano program TACHOxGR AF do odczytu, archiwizacji

i prezentacji zapisu informacji z elektronicznych kart

pamięci (EKP) [2]. Rys. 3 przedstawia tytułową planszę

tego programu. Program przenosi informacje zapisane

w EKP do komputera PC w celu odczytania i archiwi-

zacji. Połączenia EKP do gniazda komputera (RS) doko-

nuje się za pomocą specjalistycznego interfejsu.

Informacje zilustrowane na tym rysunku, to przebieg

trasy zapisanej przez tachograf T-130P zamontowany

w autobusie szynowym (numer służbowy – 711857).

Dane zapisane do zbioru są szyfrowane i zaopatrzo-

ne w sumę kontrolną celem zabezpieczenia ich przed

ingerencją z zewnątrz. Przyjęta forma zapisu pozwala

na łatwą archiwizację i wyszukiwanie potrzebnych in-

formacji.

Rys. 4. Rozwinięte okno „Wykres” – obraz prezentowany na ekra-

nie komputera

Rys. 3. Tytułowa plansza programu TACHOxGRAF

Program TACHOxGRAF realizuje dwie funkcje

(usługi), związane z przetwarzaniem informacji zapi-

sanych w EKP:

1. Obsługa EKP – funkcja umożliwia zebranie infor-

macji z EKP i zapisanie ich do zbioru (archiwizacja). Ko-

rzystając z tej funkcji, można również skasować pamięć,

zmienić nr ID EKP, zmienić hasła dostępu do zmiany

numeru EKP i zerowania EKP. Można też dopisać in-

formację tekstową.

2. Wykres – funkcja pozwala obejrzeć na ekranie

graficznie przedstawione dane ze zbioru uprzednio

utworzonego w funkcji Obsługa EKP.

Przykładowy zapis prezentowany na ekranie kompu-

tera przedstawia r ys. 4. Jest to fragment rzeczy wistego

zapisu dokonanego (jak można odczytać) 04 sierpnia

2003 r. o godzinie 18:13:12 po przebyciu przez pojazd

5478,743 km – w tym punkcie stoi kursor „Pozycja”.

Ustawienie kursora w punkcie, który ma być anali-

zowany powoduje wyświetlenie informacji jakie mu

odpowiadają. Poniżej zapisu prędkości znajduje się

8 linii ilustrujących stan wejść sygnałów roboczych.

Stan spoczynkowy zapisany w postaci ciągu pionowych

kresek czerwonych zapisywanych co 1 sekundę na sta-

łym poziomie. Stan aktywny wejścia jest sygnalizowany

zmianą poziomu położenia kresek.

Kolor zapisu zmienia się na zielony. W dolnej części

znajdują się okna dialogowe i „przyciski” umożliwia-

jące zmianę skali czasu obserwowanego zapisu. Mak-

symalna rozdzielczość odczytu (zapisu) jest możliwa

co 1 sekundę. Program pozwala również na wydruko-

wanie obrazu obserwowanego na ekranie.

Badania laboratoryjne i eksploatacyjne

tachografu T-130P

Tachografy kolejowe, jako urządzenia wytwarzające

w efekcie swego działania dokument z przebiegu jazdy,

podlegają szczegółowym przepisom krajowym i mię-

dzynarodowym i muszą spełniać wymagania określone

tymi przepisami.

Podstawowe wymagania zawarte są w dokumentach

normatywnych [3, 4, 5].

Badania laboratoryjne zostały wykonane przez Cen-

trum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa. Badania eks-

ploatacyjne zostały wykonane u użytkowników pod

nadzorem CNTK.

Badania te potwierdziły spełnienie wymagań przez

tachografy serii T-XXXP. Wytwarzane w PIAP tacho-

grafy są instalowane w pojazdach szynowych nowych

i modernizowanych. Tachografy T-130P zainstalowano

w autobusach szynowych obsługujących regionalne

przewozy pasażerskie oraz w lokomotywach eksplo-

atowanych w przewozach towarowych.

Podsumowanie

Opracowanie i wdrożenie do produkcji elektronicz-

nego tachografu rejestrującego informacje w pamięci

stałej umożliwiło pełną modernizację trakcyjnych po-

jazdów szynowych, eksploatowanych zarówno przez

koleje państwowe, jak i przez prywatnych przewoźni-

ków (szczególnie przewozów towarowych). Moderni-

zacja taka stała się niezbędna ze względu na wzrastające

Pomiary Automatyka Robotyka 9/2005

wymagania bezpieczeństwa oraz konieczność

poprawy ekonomiki eksploatacji pojazdów.

Tachogra f y w y t warzane w Przemysłow ym

Instytucie Automatyki i Pomiarów PIAP są in-

stalowane w pojazdach szynowych nowych

i modernizowanych. Tachografy T-130P zain-

stalowano w autobusach szynowych obsługu-

jących regionalne przewozy pasażerskie oraz

w lokomotywach eksploatowanych w przewo-

zach towarowych.

Rozwiązania konstrukcyjne zastosowane

w tachografach serii T-XXXP (np. T-130P,

T-160P) są umożliwiają łatwe wprowadzanie

zmian wynikających z rozwoju techniki i ewen-

tualnych nowych wymagań użytkowników.

Dodatkowe informacje, np. parametry tech-

niczne, znajdują się na stronie internetowej:

www.piap.pl.

Bibliografia

1. B. Borucki, Dobór cech konstrukcyjnych

układu zapisu na papierowej taśmie ta-

chografu , Praca doktorska, Politechnika

Warszawska, Wydział Mechatroniki, 1998.

2. B. Borucki, J. Goska, J. Niewiatowski, Po-

miar i rejestracja parametrów ruchu

i funkcji roboczych w szynowych pojaz-

dach trakcyjnych. tachograf T-130P, Mate-

riały konferencyjne AUTOMATION 2004,

Wyd. PIAP, s. 571–578.

3. PN-EN 50155:2002 (U) Zastosowania ko-

lejowe. Wyposażenie elektroniczne stoso-

wane w taborze.

4. IEC 61133:1992 Trakc ja elektr yczna . Tabor

kolejowy. Metody prób elektrycznego i cie-

płoelektrycznego taboru kolejowego po za-

kończeniu budowy i przed przekazaniem

do eksploatacji .

5. Tymczasowe Warunki Techniczne Wykona-

nia i Odbioru – TWTO , PI A P, 2003.

REKLAMA

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: