سیستم های DCS و PLC کارخانه آلومینای جاجرم

فصل اول

DCS کارخانه آلومینای جاجرم

مقدمه ای بر DCS

(Distributed Control System) سیستم کنترل غیر متمرکز (گسترده)

در سیستم های قدیمی اتوماسیون اطلاعات مربوط به هر واحد باید از حمل آن به اتاق کنترل توسط کابل هایی انتقال می یافت با ازدیاد این واحدها حجم کابل هایی که به اتاق کنترل متصل می شدند نیز افزایش می یافت و بزرگترین اشکالاتی که این سیستم داشت عبارت بودند از :

1- تراکم انبوه کابل های ارتباطی در اتاق کنترل که به نوبه خود در هنگام عیب یابی سیستم مشکل آفرین بودند.

2- در هنگام بروز اشکال در اتاق کنترل کل سیستم فلج می شد.

3- در صورتی که کنترل سیستم گسترده ای مد نظر بود پردازنده مرکزی باید دارای حجم حافظه و سرعت بسیار بالایی می بود تا بتواند تمام داده های ارسالی و یا دریافتی را مورد پردازش قرار دهد و بدیهی است که با افزایش تعداد Point ها در سیستم فاصله زمانی سرویس دهی دوباره به هر Point نیز افزایش می‌یابد که از نظر کنترلی عیب بزرگی محسوب می شود.

در چنین شراطی بود که مهندسین به فکر افتاندند که اولا: تراکم کابل ها را در اتاق کنترل کاهش دهند. ثانیا: از مرکزیت به یک قسمت به عنوان کنترل کننده مرکزی جلوگیری کنند بدین منظور یک سیستم بزرگ صنعتی را به بخش های کوچک تقسیم کرده و کنترل آن قسمت را نیز به کنترلر مربوط به خودشان که در همان محل قرار دارد واگذار کردند که بدین ترتیب مفهوم کنترلر محلی(Locall Controller) شکل گرفت و تنها در صورتی که اطلاعات آن قسمت مورد نیاز دیگر قسمت ها واقع می شد و یا تغییر مقدار یک point در آن قسمت از طرف سیستم های بالا مد نظر بود توسط شبکه های ارتباطی این امر صورت می گرفت.

سیستم کنترل غیر متمرکز DCS

الف- اجزاء DCS

ب- نرم افزار DCS

ج- آدرس دهی DCS و Peerway

د- عیب یابی در سیستم DCS

هـ- کپی نقشه ها و کانالوگ DCS و Peerway

سیستم کنترل غیر متمرکز (گسترده) DCS

سیستم کنترل فریاند تولید آلومینا در شرکت آلومینای ایران(جاجرم) قسمت اعظم این فرآیند توسط سیستم DCS کنترل شده از یک اتاق کنترل مرکزی CCR و چهار اتاق محل 4 و 3 و 2 و 1 LCR و توسط این چهار اتاق محل تعداد زیادی از واحد های کنترلی کوچک که در آنها PCL تله مکانیک نصب شده توسط شبکه کابل نوری تبادل اطلاعاتی نموده و کل فرایند آلومینای تحت کنترل این سیستم های می باشد که در این فصل به اختصار و به طور خلاصه به توضیح و بیان کنترل DCS می پردازیم و توضیح اینکه DCS مخفف کلمه Distributed control system می باشد. LCR مخفف Local control Room می باشد و مدل DCS سیستم R.S3 شرکت Fisher Rosmount آمریکا می باشد.

الف- اجزاء اصلی DCS :

1- Peer way 2- Consoles 3-Control file 4- Input /Out put کارت 5- Peer way inter pace

سیستم کنترل و DCS و مجموع سخت افزار این کنترل به شرح ذیل بیان می شود:

ارتباط توسط شبکه شاه راه فیبر نوری بین این اجزا انجام شده و قسمت دوم مونیتورهای اپراتوری بوده که جهت نمایش و دریافت و ارسال اطلاعات محیط خارجی به سیستم برقرار می شود. وقت چهارم سیستم های رابط می باشد که مجموع کنترل فرایند DCS به صورت خط کمک یا اضافی یا Redundancy کار می کنند یعنی به محض معیوب شدن هر کدام از اجزاء فوق خط کمکی و مسیر اضافی به صورت اتوماتیک وارد مدار می شود. و اطلاعات همیشه در دو مسیر ارتباطی ارسال و دو نقطه همزمان پردازش می‌شود.

اجزاء کل DCS مدل RS3

1- Peer way 2- console 3- Control file 4- Peer way interface Devices

1- Peer way : یک شاه راه ارتباطی بوده که تمام تجهیزات و دستگاههای کنترلی از طریق این شاه‌راه(Peer way) به هم متصل(Link) می شوند و خاصیت Red undancy این سیستم peer way این امکان را به تجهیزات می دهد تا مستقیم و خیلی راحت با هم ارتباط داشته باشند و این بزرگراه ارتباطی که حالت Redundant کار می‌کند یعنی همیشه اطلاعات از دو مسیر در حال انتقال‌بوده و کار شبکه را در مواقع‌خرابی‌ شبکه راحت‌می‌کندو این‌شبکهPeer way در کارخانه‌آلومینا با کابل فیبرنوری‌انجام شده (Fiber optic cable) و تبادل اطلاعات شبکه به صورت سریال بوده که در تمام نقاط فرستندگی و گیرندگی(node) ها بایستی این پورت سریال نصب گردد. این کابل فیبر نوری در تمام مسیرهای ارتباطی بصورت دو خط که همزمان اطلاعات یکسان را تبادل کرده کار گذاشته شده اند و مسیرهای ارتباطی(F.O.C) کابل نوری بین PLC ها، [PLC25, PLC02, 04,05, 08, PLC23, PLC19, PLC15, PLC01,17,16,13,14] تا LCRها توسط کابل فیبر نوری انجام شده است یعنی ابتدا اطلاعات توسط یک سیگنال الکتریکی از واحد به اولین اتاق کنترل منطق PLC ها ارسال شده و از PLC به اتاق های کنترل محل (LCR1-4)DCS توسط کابل فیبر نوری ارسال می شود که این اطلاعات توسط پورت سریال RS-232 و ماژول SCm22 توسط PLC ها ارسال می شود.

اجزاء سخت افزار Peer way

1-1 کابل ارتباطی (F.O.C):

ارتباط اولیه Peer way با تمام وسایل و تجهیزات RS3 به صورت داخل متصل می شوند(Link) که اولین تجهیز این شبکه کابل ارتباطی می باشد که می تواند هر نوعی از کابل باشد نوع کابل استفاده شده در شبکه Peer way کارخانه جاجرم جهت ارتباط کنترلی کارخانه کابل فیبر نوری(Fiber Optic Cable) می‌باشد و انواع دیگر کابلهای ارتباطی مثل کواکسیل الکتریکی (Twinax) ، کابلهای ترکیبی نوری و الکتریکی باشد که کابل فیبر نوری یک کابل نوری (شیشه ای) دوتایی (Dual) بود که در طول تار شیشه ای نور منتقل شده و می تواند حجم زیادی را به خاطر بالا بودن سرعت نور به صورت سریال ارسال کند. تعداد Peer way 31 می توانند با کمک یک (HIAS) بهم وصل شدند.

High way interface adaptor

- HIA : دستگاهی رابط بوده که می تواند چند Peer way را به هم وصل کند.

- Peer way Tap : جهت اتصال node به شبکه کنترل و ارتباطPeer way از این دستگاه استفاده می‌شود.

- node :هر وسیله یا دستگاهی مثل کنسول، کامپیوتر شخصی، کنترل فایل را به شبکه کنترلPeer way وصل شود را node گویند.

نکته: تمام متعلقات Peer way و خود شبکه Peer way به صورت دو خطی یا Redundant می باشند (دوتایی)

و کابل استفاده شده در کارخانه جاجرم فیبر نوری و Tap های آن هم Fiber optic Peer way Tap می‌باشد و دوتایی می باشند.(Tap A,B)

2-1 Peer way Interface Devices :

این سیستم جهت ارتباط Peer way با اتاق های کنترل استفاده می شوند که شامل تجهیزات زیادی بوده که جهت این ارتباط مورد استفاده قرار می گیرند.

- Rosmount Network Interface : رابط بین شبکه کنترل RS3 و دیگر کامپیوترها می باشد.

Supervisery Computer Interface, SCI : یک رابط بین شبکه کنترل RS3 و واحد کامپیوتری (Host. computer) و یا بین کنترل RS3 و خود کنترل سیستم Rosemount می باشد.

- Tap Peer way : Tap: جهت ارتباط هر node (هر ورودی به شبکه فیبر نوری) Peer way از سیستم و دستگاه Peer way Tap استفاده می کند.

- node : هر سیستم کنترلی که به خط ارتباطی فیبر نوری یا هر شبکه ارتباطی وصل شود (اعم از ورودی یا خروجی) مثل کنترل فایل ها، کنسول ها، کامپیوترهای شخصی و ... خیلی دستگاههای دیگر که قابلیت ریختن اطلاعات به شبکه Peer way یا گرفتن اطلاعات از این شبکه ارتباطی شاه راه یا بزرگراه را داشته باشد node گویند.

انواع node

Control file –

Console –

Vax computer-

System resource unit (SRU)-

Vax Peer way-

RNI-SCI-

2- کنسول اپراتوری Consoles :

یک مونیتور رنگی 19 اینچ، صفحه کلید، برد و میکروپرسسور و کارت کیج های ارتباطی، هارد دیسک Video KPY board interface می باشد که به مجموع اینها کنسول اطلاق می شود که تعداد این کنسولها در کارخانه آلومینا به شرح ذیل می باشد؛ ضمنا این کنسول ها ساخت شرکت Fisher. Ros آمریکا بوده و مدل RS3 می باشد که در واحد CCR اتاق کنترل مرکزی 4 عدد کنسول وجود دارد؛ 1عدد جهت واحد مدیریت عملیات کارخانه (Dispaching) و 1 عدد جهت کنترل واحد تولید هوای فشرده واحد P422 و 2 عدد مجموعا جهت کنترل مستقیم واحد ترتیب و فیلتراسیون هیدرات (P416, 17, 17A) انجام می شود و تعداد 2 عدد کنسول در واحد LCR1 واحد انحلال، 2 عدد کنسول در واحد LCR4 (PU24) واجد بویلر و 2 عدد کنسول در LCR2 جهت کنترل واحدهای P412,13,14 (تبخیر سرد و گل قرمز) و 2 عدد کنسول در LCR3 واحد P421 تحت تکنسین نصب شده اند. در دیاگرام کنترل PLC و DCS این نمایش بخوبی معلوم می باشد.

3- کنترل فایل Control file :

کنترل فایل محل قرار گرفتن پروسسورها می باشد که در هر کنترل فایل این سیستم هشت عدد پروسسور قرار دارد که به آنها کنترلر گوئیم. که این کنترل پروسسورها وظیفه دریافت مقادیر ورودی و ذخیره اطلاعات و مقادیر لازم جهت استفاده NODE های دیگر را انجام می دهند و همچنین مقادیر دیتای ورودی را ارزیابی و پس از پردازش برای خروجیهای آنالوگ و دیجیتال ارسال می کنند.

نحوه ارسال اطلاعات در سیستم کنترل DCS شرکت آلومینا به این قرار است که ابتدا اطلاعات از واحد فیلد و MCCها و دیگر نقاط اندازه گیری و به اتاق های کنترل (LCR, PLC) ارسال شده و توسط کارتهای ایزولاتور DCS و PLC وارد شبکه کنترل می شوند که نمودار زیر بخوبی نشان می دهد. اطلاعات سپس وارد پانل ارتباطی ترمینال و از آنجا وارد کنترل فایل ها (پروسسورها) می شوند و در آنجا پردازش شده و تصمیم گیری می شود و از آنجا در صورت نیاز وارد شبکه Peer way می شوند.

کنترلر پروسسور چند منظوری مغز کامپیوتر می باشد که در واقع تمام محاسبات آنجا انجام می شود.

- Marshaling panel, flex terms, card cages : همه جهت ارتباط واحدهای فرایندی (فیلد) با سیستم DCS و چگونگی ارتباط سیگنال و ارسال آن به شبکه کنترل را انجام می دهند.

اجزاء تشکیل دهنده کنترل فایل Control file

- کنترل فایل شامل یکسری کارتهای مدادی بوده که وظایف حلقه کنترلی- مونیتورنیت پروسس، عملیات پردازش دیتاها را انجام می دهند و شامل کارتهای زیر است:

1-3 کنترل پروسسور چند منظوره

این کنترلر مقادیر زیادی ورودی را دریافت و ذخیره می کند و مقادیر خروجی را برای node های دیگر ارسال یا از آنها دریافت می کند و عملیات پردازش دیتا را انجام می دهد و مقادیر پیوسته (آنالوگ) و دیجیتال را پردازش و برای خروجیها ارسال می کند این کنترلر مغز کنترل و پردازش سیستم است و تمام عملکردهای آنالوگ و دیجیتال و محاسبات را انجام می دهد و این کنترلر پروسسور از طریق کابل RS-422 و Flexterm با Cardcage ارتباط داشته و اطلاعات را می گیرد. کارتهای مدادی کنترل فایل به دو گروه ساپورت کارت و کارتهای کنترلر پروسسور تقسیم می شوند.

2-3 Peer way Buffer card

این کارت ارتباط بافر الکتریکی و فرمت را با کنترل فایل و Peer way برقرار می کند و ارتباط بین تمام کنترلرهای هماهنگ کننده و Peer way می باشد. در هر کنترل فایل دو بافر موجود است.

3-3 Power regaluter card

این کارت تغذیه DC را برای همه کارتهای موجود در یک کنترل فایل برقرار می کند و این کارت ولتاژ تغذیه خود را از سیستم تغذیه USP گرفته و دارای دو خط ورودی بوده و به صورت Redundaut عمل میکند. ولتاژ ورودی این کارت 19 تا 36 ولت DC و ولتاژ خروجی و است.

4-3 کارت هماهنگ کننده Coordinator processor card

این کارت وظیفه مدیریت و هماهنگی ارتباط بین 8 کنترلر پروسسور دیگر را دارد و همچنین هماهنگی بین کنترل فایل Peer way و ورودی های پروسس و مقادیر محاسبه شده و خروجی هر کنترلر توسط این کارت هماهنگ و مدیریت می شود. تعداد این کارتها در کنترل فایل دو عدد بوده و بصورت Redundaut عمل می کند.

5-3 کارت Nonvolative Memory card

این کارت دیتای تمام کارت های کنترل پروسسورها و کارت هماهنگ کننده اطلاعات کانفیگور کردن و اطلاعات دیگر کنترل فایل در این کارت حافظه ذخیره می شود و هر کارت اطلاعات خود را از دست بدهد می توان این اطلاعات از دست رفته را دوباره از داخل حافظه این کارت احیاء و زنده کند.

- Redanduncy within controlfile

این یکی از مزیت های DCS می باشد که تمام کارتهای کنترلر پروسسور و کارتهای ساپورت (بجز کارتهای حافظه [Nonvolative memory])همه Redundaut بوده و به این معنا است که از هر مدل کارت دو تا مثل هم بوده و در دو slate (شیار) کنار هم قرار گرفته و به طور همزمان کار کرده و اطلاعات آنها مشابه بوده که در صورت خرابی هر کارت اطلاعات در کارت کناری پردازش و ارسال می شود برد اینکه سیستم متوقف شود تا دوباره کارت معیوب باز و تعمیر گردد و یا جایگزین شود.

4- کارتهای ورودی و خروجی سخت افزار و ترمینالهای ورودی و خروجی سیستم:

- کارتهای آنالوگ ورودی و خروجی

- کارتهای دیجیتالی ورودی و رخوجی

- MYX کارت: Multiplayer card cage

- RBL/PLC کارت: (Communication flexterm)

کارت آنالوگ:

هر کارت آنالوگ شامل هشت Slate برای کارت FIC می باشد و یک کارت کیج آنالوگ دو تا ورودی و یک خروجی را می تواند یا ساپورت کند و دارای سیستم Bypass جهت جریان و قابلیت (4-20mA) را دارا هستند و از جمله:

- ایزولاسیون الکتریکی برای Processor I/O

- مبدل آنالوگ به دیجیتال A/D, D/A

- یک کارت کیج آنالوگ ماکزیمم 24 تا ورودی و یا 8 تا خروجی می تواند داشته باشد.

Input Analog = 3×8=24

Out put Analog = 1×8 = 8

- این کارت ها به صورت نرم افزاری قابل برنامه ریزی می باشند.

کارت دیجیتال:

جهت ارسال و دریافت فرمانهای دیجیتالی از کنترل فایل به محیط خارج به صورت دیجیتال ارسال می‌شود که شامل کارت و ترمینال مارشلینگ پانل و cauntact کارت کیج می باشند.

ب- نرم افزار DCS مدل RS3 :

این نرم افزار بکار رفته در DCS نصب شده در شرکت آلومینای جاجرم به دو صورت 1- I/O block 2- Control Block مورد استفاده قرار گرفته است.

1- I/O بلاک ها (Input / Out put Block) وظیفه برنامه نویسی و برنامه ریزی دیتا و اطلاعات ورودی و خروجی فیلد(محیط خارجی) در این I/O بلوک ها انجام می شود یعنی محل نوشتن برنامه دیتای ورودی و خروجی از فیلد می باشد.

2- کنترل بلاک ها : وظیفه ارزشیابی و پردازش ورودی ها و خروجی های آنالوگ و دیجیتال را داشته که به صورت یک حلقه کانفیگور می شوند تا محاسبات و توابع کنترل را تشکیل بدهد و کنترل بلاک حداقل به یک I/O بلاک نیاز دارد تا یک حلقه کنترل را تشکیل داده و قلب این کنترل در کنترلر پروسسور می باشد. I/O بلاک ها و کنترل بلاک های نرم افزاری هر دو در کنترل پروسسور اول قرار داشته و مجموعا با (FIC) ها یک حلقه کنترلی را می سازند.

لیزر و کاربردهای آن

مقدمه

امروزه لیزر کاربردهای بیشماری دارد که همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیک-شیمی-زیست شناسی - الکترونیک و پزشکی را شامل می شود. همه این کاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است

لیزر چیست ؟

نور لیزر نوع کاملاً جدیدی از نور است؛ درخشان‌تر و شدیدتر از هرچه که در طبیعت یافت می‌شود. می‌توان نور لیزری آن‌چنان قوی تولید کرد که هر ماده‌ی شناخته شده‌ی روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کند. می تواند سخترین فلزات را سوراخ کند یا به راحتی جسم سختی مثل الماس را سوراخ کند و از آن بگذرد.

برعکس، باریکه‌ی کم قدرت و فوق‌‌العاده دقیق انواع دیگر لیزر را می‌توان برای انجام دادن کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به کار برد. نور لیزر را می‌توان خیلی دقیق کنترل کرد و به صورت باریکه‌ی مداومی به نام موج پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام پالس درآورد.

اگرچه اصول بنیادی لیزر از 40 سال پیش شناخته شده بود، نمایش اولین لیزر، دریچه‌‌ای را به طرف یکی از هیجان انگیزترین و پردامنه‌ترین پیشرفت های تکنولوژی قرن بیستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمایش اولین لیزر، انواع بسیار گوناگونی از لیزرها به صورت ابزارهای عملی به صور گوناگون به کار گرفته شدند. لیزرها در تکنولوژی انقلابی جدید پدید آورده‌اند و تأ ثیر آن‌ها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

امروزه گستره‌‌ی وسیعی از لیزرها در همه جا به کار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده‌فروشی برای جستجوی خود‌به‌خود، ثبت قیمت‌‌ها و صورت‌برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب کننده از لیزر بهره می‌گیرند. در دستگاه‌‌های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسک‌های ویدئویی و ایجاد تصویر متحرک همراه با صدا استفاده می‌کنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسک‌‌های لیزری ثبت می‌کنند تا بعداً روی صفحه‌ی کامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شکل نسخه‌ی سخت روی کاغذ چاپ شوند.

در پزشکی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده می‌شوند و وقتی که نسجی مثل قسمت معیوب کیسه‌ی صفرا در خلال جراحی برداشته می‌شود، رگ‌های خونی بسته می‌‌شوند. کارهای دندانپزشکی با لیزر درد کمتری دارند و برای روکش و پل دندان از لیزرها استفاده می‌شود.

در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به یکدیگر و وسایل هم‌ترازی دقیق استفاده می‌شود. لیزرها را برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های خیلی بزرگ و نیز فاصله‌های خیلی کوچک به کار می‌برند. افزون بر این‌ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفنی به کار می‌گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه‌ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می‌توانند چشمه‌ی جدیدی از قدرت الکتریکی بیافرینند، مشابه فرایندی که در خورشید برای تولید انرژی به وجود می‌‌آید.

خواص نور لیزر و کاربرد‌های آن
‏ از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد که نور لیزر خواص مشخصه‌ای دارد که آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز می‌کند. در ابتدا به این ویژگی‌ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم کرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تک‌فامی
‏ در توضیح این ویژگی لازم است ابتدا با مفهوم گسیل القایی ( نشر القایی)آشنا شویم. گسیل پرتو توسط الکترونهای برانگیخته در داخل اتم به دو صورت است :1 ) گسیل خود به‌خودی 2) گسیل القایی
فرض کنید ‏‎1 ‎‏ ‏e‏ و ‏e2‎‏ دو تراز متوالی از یک اتم با انرژی‌های ‏‎1‎‏ ‏E‏ و‏‎2‎‏ ‏E‏ باشد و الکترونی در تراز ‏‎ e1 ‎در حالت پایه خود قرار گرفته باشد. اگر به هر دلیلی این الکترون از‎ ‎تراز ‏‎1‎‏ ‏e‏ به تراز بالاتر ‏‎2‎‏ ‏e‏ برود گفته میشود اتم تحریک شده است یا در حالت برانگیخته قرار دارد. چون این حالت یک حالت‏‎ ‎‏ ناپایدار است اتم تمایل دارد هرچه زودتر به حالت پایدار باز گردد. به همین دلیل الکترون مزبور بلافاصله به حالت قبلی در تراز‏‎1‎‏ ‏e‏ بر خواهد گشت. از طرفی چون این دو تراز اختلاف انرژی ‏‎1‎‏ ‏E‏ ‏E 2-‎‏ دارد بنا بر اصل پایستگی انرژی، انرژی اضافی الکترون به صورت تابش با فرکانس ‏V، حین بازگشت به تراز اول گسیل می‌شود. به این فرآیند گسیل خودبه‌خودی گویند. حال اگر الکترونی در تراز‏‎2‎‏ ‏e‏ در حالت پایه خود قرار داشته باشد و ما به طریقی اتم را تحریک کنیم ( میدان الکترومغناطیسی، تابش، حرارت و... ) در اثر این القا الکترون مزبور تراز ‏‎2‎‏ ‏E‏ را ترک نموده وبه تراز ‏‎ E1‎برود و حین این انتقال ( بنا به اصل پایستگی انرژی ) تابش گسیل کند به این تابش گسیل القایی یا نشر القایی گویند. ‏
‏ هر کدام از این فرآیندها ویژگی‌های خاص خود را دارد. در گسیل خودبه‌خودی تابش‌های گسیل شده به صورت کاتوره‌ای و در تمام جهات گسترده است. اما در گسیل القایی جهت تابش در یک راستای معین خواهد بود. از طرفی در گسیل خودبخودی فوتونهای تابشی در اثر گزار بین اتمهای ترازهای اتمی یا مولکولی مختلف و متفاوت از هم به وجود می‌آیند پس این تابش‌ها طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها را شامل می‌شود. ‏
‏ اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولکولی مشابه گسیل می‌شود. بنابراین همه تابش‌ها تقریبا فرکانس یکسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده می‌شود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولکول‌هایی شامل دوتراز که تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه که نظریه‌های کوانتومی بیان می‌کنند این است که بنا به قاعده گزینش در اتم‌ها ابتدا ترازهای پایین‌تر پر می‌شود. بنابراین به وضعیت به‌وجود آمده در لیزر، وارونگی جمعیت گویند. نحوه ایجاد وارونگی جمعیت بسته به نوع لیزر متفاوت است. مثلا در لیزر هلیوم نئون مخلوط کردن این دو گاز منجر به جفت شدن برخی تراز‌ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین می‌کند. به این ترتیب لیزر قادر به ایجاد تابشی تک فرکانس خواهد بود. با این وجود برای تک فرکانس شدن بیشتر از یک عنصر اپتیک مانند بازآواگر( سنجه) نیزدر لیزر استفاده می‌شود. ‏
ویژگی تک‌فامی نور لیزر بیشتر کاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ‌های یک عنصر به یک منبع تک‌فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ‌های یک عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فرکانس‌های جذب آنها نیز اندکی متفا وت خواهد بود که تنها نور لیزر قادر به تفکیک آنها است. تمایل زیاد به استفاده از این کاربرد در صنایع هسته‌ای نیز غیرمنتظره نیست. ‏

همدوسی
‏ تابش الکترو مغناطیس به وسیله بارهای الکتریکی نوسان کننده تولید می‌شود. بسامد نوسان نوع تابشی را که گسیل می‌شود، معین می‌کند. اگر در یک چشمه، بارها ی الکتریکی به طور هماهنگ نوسان کند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می‌نامیم. همانطور که قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده می‌شود. در این فرآیند می‌توان اتم را به نحوی تحریک کرد که همه الکترونهای برانگیخته فقط به تراز‌های خاصی برود و در نتیجه فرکانس تابشی آنها همه در یک محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش‌ها با هم هماهنگ است که این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر می‌توان در تمام‌نگاری استفاده کرد. تمام‌نگاری روشی جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه‌ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عکاسی تشکیل می‌شود که بر خلاف دیگر تصاویر متداول عکاسی، حاوی اطلاعاتی نه تنها پیرامون شدت بلکه در مورد فاز نور بازتابیده از جسم نیز هست. واضح است که منبع نور آشفته چون خود دارای پرتو هایی با فازهای مختلف است قادر به تشکیل چنین تصویری نخواهد بود. تنها مشکل موجود برای چنین تصاویری آن است که تنها امکان تهیه تمام نگاشت‌های تک‌فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موج‌های مختلف به طور همزمان استفاده کرد که در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می‌رود. ‏

شدت زیاد
‏ شدت زیاد، خاصیتی است که بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین را ایجاد می‌کند. از آنجا که لیزر باریکه‌ای موازی از نور را نه در تمام جهت‌ها، بلکه در راستای مشخصی گسیل می‌کند. مناسب‌ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی:
‏I = P / A
‏ که در آن ‏P‏ توان و ‏A‏ مساحت است می‌توان در مورد شدت‌ها ی زیاد بحث کرد. ازآنجایی که خروجی منابع نور معمولی اکثرا پرتو‌های واگرا است با دور شدن از چشمه به علت افزایش مساحت با ثابت ماندن توان (توان به ویژگی خود چشمه بستگی دارد )میزان شدت آن کاهش می‌یابد اما در لیزر به علت موازی بودن پرتوها، هر چه فاصله از منبع بیشتر شود با ثابت ماندن توان، مساحت سطح مقطع باریکه خروجی نیز تقریبا ثابت است و در نتیجه شدت در فاصله دوراز منبع همان مقداری را دارد که پرتو خروجی از منبع دارد. ‏
‏ اما اینکه چرا شدت خروجی از لیزر تا به این اندازه زیاد است، به توان لیزر بر می‌گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد که نور ورودی به هنگام خروج تقویت می‌شود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیک مناسب در لیزر می‌توان به شدت‌هایی دست یافت که از شدت خود منبع فراتر رود. ‏
‏ لازم به توضیح است که شدت نور خروجی از لیزر دارای توزیع گوسی است، یعنی شدت برای لحظه کوتاهی بیشترین مقدار خود را دارد. در ابتدا یک صعود ودر انتها یک نزول برای آن وجود دارد. پس یک طول عمر برای شدت حداکثر می‌توان تعریف کرد. طول عمر شدت ماکزیمم معمولا خیلی کوتاه است. یکی از کاربرد‌های کوتاه بودن عمر شدت‌های بالا در هرتپ، در چشم پزشکی است. مثلا پارگی شبکیه را که باعث کوری موضعی می‌شود می‌توان با جوشکاری نقطه‌ای توسط تپ‌های پر شدت نور حاصل از لیزر آرگون با بافت نگهدارنده آن متصل کرد. به علت کوتاه بودن عمر یک تپ، حین عمل نیازی به بیهوشی، بی حرکت کردن طولانی چشم و... وجود ندارد. در کاربرد‌های دیگر پزشکی کوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران می‌شود. چرا که زمان هرتپ بسیار کوتاهتر از زمان لازم برای فرستادن پیغام توسط اعصاب به مغز و بازگشت آن به محل درد است. ‏
ساختمان لیزر
در شکل شماره (1) طرح ساده‌ای از یک لیزر گازی را مشاهده می‌کنید. ساختار اصلی در اکثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یک نوسان کننده اپتیک است که از یک محیط تقویت‌کننده نور که در داخل یک بازآواگر قرار دارد تشکیل می‌شود. پس اصلی‌ ترین قسمت در لیزر محیطی است که بتواند نور عبوری را تقویت کند. در لیزر‌های گازی از مخلوط یک یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و... ) به صورت خالص به عنوان محیط تقویت کننده استفاده می‌شود. بخار فلزی کادمیوم، جیوه، سرب و... نیز در لیزر‌های گازی کاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر‌های گازی، لیزر مولکول ازت( ‏‎2‎‏ ‏N‏) و لیزر دی اکسید کربن (‏CO2‎‏) است.‏
محیط تقویت کننده معمولا توسط یک محرک بیرونی به کار می‌افتد و شروع به تابش می‌کند. در اثر این تحریک، الکترون‌های هر اتم مدار خود را ترک کرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می‌رود. جهت برقراری اصل پایستگی انرژی (به علت وجود اختلاف انرژی بین دو مدار) حین این گذار تابش خواهند کرد. این تابش نسبتا تک فام است زیرا عمل تحریک طوری است که عمل گذار بین تراز‌های یکسان اتفاق بیفتد. در لیزر نشان داده شده این محرک استفاده از روش تخلیه جریان الکتریکی است که به دو نوع تخلیه جریان مستقیم و تخلیه جریان متناوب در لیزر‌های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده‌ترین روش تحریک است چرا که منبع تغذیه می‌تواند یک مبدل عمومی ولتاژ که به الکترود‌های فلزی سرد در داخل لامپ متصل می‌شود، باشد. از روش‌های دیگر بر انگیزش الکتریکی محیط لیزری، می‌توان روش تخلیه الکترودی با بسامد بالا ( که در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همکارانش استفاده شده بود. ) و روش تپ‌های فشار قوی ( برای استفاده در لیزر‌های تپی پر توان) اشاره کرد. ‏
‏ در قسمت دیگر یک لیزر در دوجداره ابتدا و انتها از دو آینه صاف که با زاویه معلوم نسبت به افق به طور موازی با هم قرار دارد، استفاده می‌شود به چنین سیستم اپتیک، دریچه‌های بروستر گفته می‌شود. کاربرد این دریچه‌ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه‌ها برای یک جهت قطبیدگی خاص شفاف است ولی برای عبور قطبیدگی عمود بر آن ضریب عبور صفر است و تمام نور بازتابیده خواهد شد. استفاده از این وسیله در لیزر موجب قطبیدگی خطی نور خروجی از لیزر خواهد شد. ‏
‏ قسمت مهم دیگر لیزر استفاده از بازآواگر است. بازآواگر وسیله‌ای اپتیکی است که از دو آینه (تخت یا خمیده) تشکیل می‌شود به طوری که محیط تقویت کننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت کننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه‌های بروستر به یکی از این آینه‌ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می‌یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت کننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد می‌کند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بار‌ها تکرار می‌شود. نهایتا نور خروجی از تقویت کننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یک موج ایستاده در می‌آید. لازم به ذکر است که برای خروج انرژی از بازآواگر دو آینه به طور جزئی شفاف است. ویژگی پرتو خروجی از بازآواگر تک فام بودن آن است. در وواقع بازآواگر عمل گزینش فرکانس را انجام می‌دهد. ‏
شکل شماره (2) طرحی کلی از داخل یک لیزر هلیوم-نئون را نشان می‌دهد. محیط لیزری، دریچه‌های بروستر، آینه‌های بازآواگر، سیستم مربوط به محرک، محیط لیز کننده و سایر جزئیات مورد نیاز مانند لایه محافظ و شفاف آلومینیومی جهت جلوگیری از خروج انرژی از دیواره‌ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت کننده در شکل نشان داده شده است.

لیزر و کاربردهای آن

فکر ساختن وسیله‌ای که نور همدوس تولید کند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیکدان مشهور آمریکایی چالز تاونز راه این کار را پیدا کرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریکایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند . یک لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشکیل می‌شود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار می‌کند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی‌سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می‌کند

استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه کاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه کاملاً به طوری که می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد .

یاقوت بلور اکسید آلومینیوم است که در آن تعداد نسبتاً کمی اتم کروم معلق است . اتمهای کروم از طریق گسیل القایی ، کوانتوم نور تولید می‌کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می‌دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای کروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الکترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الکترونی مورد توجه ماست که بیش از دیگران برانگیخته می‌شود .

لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را می‌توان توسعه “maser” تقویت میکروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الکترومغناطیسی دانست

کاربرد لیزر در فیزیک و شیمی

اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است که استفاده از لیزر در فیزیک و شیمی از اولین کاربردهای لیزر باشند

رشته دیگری که در آن لیزر نه تنها امکانات موجود را افزایش داده بلکه مفاهیم کاملا جدیدی را عرضه کرده است طیف نمایی است. اکنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این کار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفکیک چند مرتبه بزرگی ( 3 تا 6) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امکان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد که در آن تفکیک طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.

در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراکندگی تشدیدی رامان ) و ( پراکندگی پاد استوکس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولکولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن - ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یک نمونه مولکولی در یک ناحیه محدود از فضا به کار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الکتریکی) بهره برداری شده است.

شاید جالبتری کاربرد شیمیایی ( دست کم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یکی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.

کاربرد در زیست شناسی

از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولکولهای زنده یک سلول و یا یک بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)

در زیست شناسی مهمترین کاربرد لیزر به عنوان یک وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تکنیک های لیزری زیر را ذکر می کنیم :

الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده کوتاه لیزر در DNA در ترکیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز

ب) پراکندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملکولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوکار بینایی)

ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملکولهای زنده

د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیکوثانیه ای برای کاوش رفتار دینامیکی مولکولهای زنده در حالت برانگیخته

به ویژه باید از روشی موسوم به میکروفلوئورمتر جریان یاد کرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند که از یک اتاقک مخصوص جریان عبور کنند که در آنجا ردیف می شوند و سپس یکی یکی از باریکه کانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می کنند. با قرار دادن یک آشکارساز نوری در جای مناسب می توان این کمیت ها را اندازه گیری کرد :

الف) نورماده ای رنگی که به یک جزء خاص تشکیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( که اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشکیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میکروفلوئورمتری جریان در این است که اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.

در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملکولهای زنده و یا اجزای تشکیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تکنیک های معروف به ریز - باریکه را ذکر می کنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یک لیزر Ar⁺ تپی ) به وسیله یک عدسی شیئی میکروسکوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (05 µm) کانونی می شود منظور اصلی از این تکنیک مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است که با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.

در زمینه پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار می رود. ( استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان - سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون - فلوئورسان لیزری - آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه

در جراحی از باریکه کانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO₂ ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO₂ به شدت به وسیله ملکولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملکولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :

الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی که باریکه با یک میکروسکوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)

ب) امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد.

ج) کاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریکه لیزر ( قطر رگی حدود 0/5 mm )

د) آسیب رسانی خیلی کم به بافتهای مجاور ( حدود چند میکرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت :

الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری

ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری

ج) مشکلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری

با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اکنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این کاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریکه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبکیه کانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبکیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اکنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا کرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای - حلق و گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یک میکروسکوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت کرده است. در این حالت باریکه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یک تار نوری مخصوص که در داخل یک آندوسکوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می کند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی که اغلب به همراه یک میکروسکوپ استفاده می شود. کاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می کند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار کننده است

رشته برق در مورد مترو تهران و کرج

مقدمه:

در مجموعه مترو تهران و کرج از 4 گونه از قطارهای برقی استفاده می شود که شامل قطارهای خط 5- خط2- شامل قطارهای AC,DC و قطارهای خط 1 نیز که شامل قطارهای AC,DC است میشود قطارهای AC مشترک در خطوط 1و2 از یک نوع می باشد و همچنین قطارهای DC در دو خط نیز با تفاوت اندکی با یکدیگر یکسان است ولی قطارهای خط 5 دارای شکل حرکتی و نوع دیگری می باشد هم از لحاظ ساختمان و هم از نظر نوع کشش آن قطارهای خط 5 بنا به نیاز دارای دو واگن یکی کشنده master در سمت حرکت به سمت جلوی (حرکت Forward) و یکی هل دهنده slave در انتهای قطار می باشد یعنی در حین حرکت فقط دو واگن از قطار فعال می باشد و بقیه واگن ها به صورت تریلر Trailer می باشد. قطارهای AC مشترک مورد استفاده در خطوط 1و2 دارای ساختار مشابه یکدیگر بوده و فرق اساسی آنها در استفاده از جریان و ولتاژ AC در مقابل قطارهای dc که ولتاژ و جریان مصرفی آنها DC است. تفاوت کوچک میان قطارهایDC خط 1 نسبت به خط2 در واگن های Trailer است در واقع قطارهای خط 2 دو واگن از این قطارها به صورت تریلر است در حالیکه در قطارهای DC خط 1 این طور نمی باشد.

قطارهای AC مشترک مورد استفاده در خطوط 1و2 دارای ساختار مشابه یکدیگر بوده و فرق اساسی آنها در استفاده از جریان و ولتاژ AC در مقابل قطارهای dc که ولتاژ و جریان مصرفی آنها DC است.

تفاوت کوچک میان قطارهایDC خط 1 نسبت به خط2 در واگن های Trailer در واحد قطارهای خط 2 دو واگن از این قطارها به صورت تریلر است در حالیکه در قطارهای DC خط 1 این طور نمی باشد.

تجهیزات نصب شده بر روی پانل جلوی اپراتور :

مانومتر هوا

این نمایشگر جهت نمایش فشار هوای لوله اصلی قطار و همچنین فشار سیلندر ترمز در هنگام

ترمز‌گیری برای اپراتور می‌باشد. این مانومتر دارای دور رنج‌بندی سیاه و قرمز رنگ که دارای دو

عقربه به همین رنگها نیز می‌باشد.

نمایشگر فشار هوا

قرمز : فشار هوای لولة اصلی

مشکی : فشار هوای سیلندر ترمز واگن محلی

دستگیره ترمزی

دستگیره ترمزی یکی از اجزاء سیستم کنترل ترمز در کابین اپراتور می‌باشد.تجهیزات کنترل ترمز

توسط اپراتور به دو نوع است، یک نوع برای کابین اپراتور در واگن MC و TC و دیگری برای پانل

ایستاده د ر واگن MS ، اپراتور برای تنظیم سرعت قطار و کنترل بر حالت ترمز‌گیری، دستگیره

ترمزی در گامهای مختلف قرار می‌دهد.

شاسی شروع سربالایی : Hill start

در شرایط ویژه مثلاً وقتی قطار در سربالایی یا شیب زیاد پارک شود، مدار شروع سربالایی

Hill start circuit برای محافظت قطار از سُرخوردن قبل از حرکت تعبیه شده است .

سوئیچ ریست : Reset

سوئیچ RESET فقط در مورد خطاهای اضافه بار مدار اصلی و بی‌برقی مدار اصلی کاربرد دارد،

برای غلبه بر این خطاها از سوئیچ RESET استفاده می شود .

بوش باتن ترمز اضطراری : Emergency break

راهبران از این بوش‌ باتن در مواقع اضطراری جهت نگه داشتن سریع قطار استفاده می‌کنند .

صفحه کلید عملکرد دربها :

این صفحه کلید از سه قسمت “Door selecting” کلید سلکتوری انتخاب عملکرد دربها و

کلیدهای فشاری open و close دربهای سمت راست و دربها سمت چپ تشکیل گردیده است،

اپراتور با توجه به استفاده از درهای ‘‘یا تست’’ کلید انتخاب عملکرد دربها را در موقعیت R یا L یا

L/R قرار می‌دهد و یا برای اینکه دربها قابلیت بازشدن را نداشته باشنددر وضعیت صفر قرارمی‌دهد.

مارش تعیین جهت حرکت قطا

اپراتور با قراردادن مارش در هر یک از حالات FW یا BW می‌توان قطار را به سمت جلو یا عقب

هدایت کند .

درام حرکت FW/BW

صفحه TDU “Text Display Unit”

این کلید نشان‌دهنده یک واسطه نوشتاری بین اپراتور و سیستم ATP می باشد

شناخت تجهیزات سیستم ATP داخل کابین اپراتور :

الف : صفحه MFSD :

این صفحه نما یشگر پل ارتباطی بین سیستم ATP و اپراتور است که اطلاعات سیستم ATP

از قبیل سرعت جاری- سرعت هدف - مسافت هدف – سقف سرعت را در اختیار اپراتور قرار

می دهد . همچنین کلید BREAK که هم به عنوان نشان دهنده و هم کلید فشاری زرد رنگ

است که در هنگام اعمال ترمز توسط سیستم ATP روشن گردیده و با کاهش سرعت نسبت به

سقف سرعت شروع به چشمک زدن کرده که اپراتور با فشار دادن آن ترمز اعمال شده توسط

ATP به قطار را آزاد می کند .

ب : صفحه TDU :

این کلید نشان‌دهنده یک واسطه نوشتاری بین اپراتور و سیستم ATP می باشد . و از آن برای

نشان دادن پیغامها استفاده می شود . کلیدهای سمت چپ این صفحه جهت تنظیم روشنایی و

شفافیت کاربرد دارند . در هنگام در یافت یک پیغام خطا صدای آ لارمی شنیده شده ویک

نشان دهنده بروز خطا Ack در بالای کلید F1 چشمک خواهد زد تا هنگامی که اپراتور این

کلید را فشار ند هد صفحه دیگر ظاهر نخواهد شد در اصل کلید Ack یا F1 باید فشرده شود

تا کلیدهای F3 و F4 قابلیت کار کرد داشته باشند کلید F2 در این صفحه کاربردی ندارد

کلید F3 صفحه وضعیت را به نمایش می گذارد این صفحه فعال یا غیر فعال بودن سیستم

ATP و عملکرد دربها را به نمایش می گذارد. کلید F4 خطاهای مربوط به سیستم ATP

را به نمایش می گذارد در کل در صفحه TDU چهار صفحه خطا وجود دارد . کلید F5 :

مربوط به ورود اطلاعا ت است که شامل شماره قطار و شماره اپراتور و شماره مقصد می باشد

که توسط کلید های ارقام و جهات وارد شده و توسط کلید Enter ثبت می گردد .

نمایشگر ماتریسی (DISPLAY)

خطاهای جزئی در واحد ترمز : Brake unit minor faul

عموماً این مشکل خیلی جزئی بوده و عواقب جانبی برای ادامه حرکت قطار ایجاد نمی‌کند

خطای اصلی سیستم ترمز : Brake unit maijor fault

این خطا خیلی مهم و جامع و در عین حال فراگیر است که با توجه به وضعیت نمایشگر ماتریسی

دارای دو حالت می‌باشد .

الف : چنانچه این خطا بعد از مدتی محو شود که قطار می تواند ادامه مسیر دهد

ب : چنانچه این خطا به طور دائم روشن بماند که اپراتور باید به صورت دستی ترمز را آزاد کند .

اضافه بار و یا اتصال به زمین مدار اصلی : Over load/Groanding of main circuit

این خطا در دو حالت حین حرکت (اعمال تراکشن‏‏)و در زمان اعمال ترمز سرویس رخ می‌دهد.

روشن شدن نشان‌دهنده‌ خطا بر روی صفحه نمایشگر بدین مفهوم بوده، که جریان مدار اصلی قطار

زیاد بوده و یا اتصال به زمین صورت گرفته است .

بی‌برقی مدار اصلی Main circuit nopower

معمولاً این خطا با اضافه‌بار (over load) همراه بوده و زمانیکه فقط این خطا مشاهده شود بدین

مفهوم است که مدار تراکشن مربوطه قطع است .

قطع برق موتور ژنراتور : AC under voltage

خطای AC مربوطه به مدارات 220 V مصرفی در قطار می‌باشد .

بای‌پس شدن چاپرها : Chapper by pass

هر گاه دسته تراکشن در ناچ 3 قرار گرفته و سرعت قطار بالاتر از 56 _km/h باشد ، چاپرها بصورت

خودکار بای‌پس می‌شوند .

ترمز پارکینگ : Parking brake

زمانی که ترمز پارک درگیر باشد این نشانگر روشن است .

ایزوله کردن تراکشن موتور : Local traction cut off

زمانی که تراکشن موتور یکی از واگنها دچار نقص گردیده و دارای خطای - grounding یا صدا

و لرزشهای غیرعادی می‌باشد، اپراتور با قراردادن کلید SD31 از حالت صفر به یک ، تراکشن واگن

مربوطه را به حالت ایزوله در می‌آورد .

درب بسته نشده : Door not well closed

در زمان بازکردن دربها توسط اپراتور، ابتدا این نشان‌دهنده برروی صفحه نمایشگر روشن می‌شود .

تمام دربها باز هستند : all door opened

زمانیکه تمام دربهای قطار باز باشند این نشان‌دهنده نیز بر روی صفحه نمایشگر روشن می‌گردد .

آزاد نبودن ترمز : no release

هنگامی که قطار در حالت ترمز بوده – یکی از گامهای 1 تا 15 دسته ترمزی و یا ترمز اضطراری –

و یا فشار سیلندر ترمز بیش از 4 bar باشد، این نشانگر روشن خواهد شد و تا زمانیکه این نشانگر

خاموش نگردد، قطار فاقد نیروی کشش خواهد بود.

فشار پائین low pressure :

این نشانگر در هنگامی که فشار لوله اصلی هوا به زیر 5/5 bar برسد روشن می‌شود .

ترمز اضطراری : emergence break

این نشانگر در زمان فعال شدن ترمز اضطراری قطار به هر دلیل ممکن روشن می‌گردد تا به اپراتوراطلاع دهد که ترمز اضطراری قطار فعال می‌باشد

موتور ژنراتور : “Motor Genrator”

دستگاه مزبور یکی از دستگاههای مهم کمکی است که جهت مواردی چند در قطار نصب شده است.

ولتاژ “750 V DC” یک دستگاه موتور الکتریکی DC را فعال نموده و موتور مذکور که به یک

ژنراتورکوپل‌ شده، ژنراتور مزبور را متحرک ساخته و این ژنراتورکه یک مولد برق “AC” سنکرون می‌باشد برق 220 V AC سه فاز 50 HZ را تولید می‌نماید.

خطای افت ولتاژ : AC under voltage

درصورت عدم تأمین برق 220v سه فاز که با روشن شدن چراغ AC under voltage یک

واگن _ دو واگن و یا سه واگن درصفحه display و نیز ازطریق فرکانس متر و ولتمتر قابل

تشخیص می باشد .

نمایشگر ولتاژ و فرکانس

آشنایی با چاپر و وظایف آن در قطارهای DC :

وظیفه اصلی چاپر تنظیم یک سری مقاومت می باشد که با توجه به ناچ حرکتی این کار را انجام

می دهد . و این کار توسط میکرو کامپیوتر که یکی از اجزای چاپر می باشد انجام می شود .

مقاومتهایی که برای شروع حرکت و همچنین در زمان ترمز دینامیک بکار می روند R0 , R1 ,

R2, R3 می باشند . و با رفتن به ناچ بالاتر مقاومتها توسط چاپر از مدار خارج می شوند . ودر ناچ

سه با خارج شدن مقاومتها چاپر نیز بای پس می شود . که چراغ مربوط به بای پس شدن چاپر هر

واگن بر روی DISPLAY روشن می شود . که معمولا بین سرعت 46 تا 56 کیلومتر اتفاق

می افتد . و چاپر از اجزای زیر تشکیل شده است .

میکرو کامپیوتر - خازنهای چاپر – سنسورهای ولتاژ و جریان – ترانسفورماتور و فن چاپر

میباشد . لازم به ذکر است که تغذیه چاپر توسط ولتاژ 220 v AC می باشد .

باکس چاپر درشکل زیر نشان داده شده است .