Аналитический обзор станционных устройств

10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Среди устройств железнодорожной автоматики и телемеханики системы управления объектами на станциях играют важнейшую роль. Скорость обработки поездов на станциях решающим образом определяет пропускную способность железных дорог. Безопасность движения поездов в целом во многом зависит от безопасности передвижений на станции. Эти передвижения имеют особенности - движение поездов по стрелочным переводам, одновременность передвижений и наличие двух разных типов передвижений (поездных и маневровых).

Одной из приоритетных задач является разработка систем автоматизированного управления движением маневровых локомотивов на станциях с применением цифрового радиоканала связи. К числу таких систем относится маневровая автоматическая локомотивная сигнализация МАЛС.

Система МАЛС предназначена для обеспечения безопасности проведения маневровых работ на железнодорожных станциях и запрета движения локомотива (состава) со скоростью выше допустимой, а также для автоматической его остановки перед закрытым сигналом или местом проведения работ. Применение этой системы позволяет исключить столкновения вагонов и локомотивов на станциях и предотвратить возникновение аварий из-за ошибок обслуживающего персонала. МАЛС включает в себя станционную и локомотивную аппаратуру.

В качестве канала передачи информации от стационарных устройств на локомотивные в системе МАЛС используется цифровой радиоканал, работающий в диапазоне 460 МГц. Цифровой радиоканал системы совместно с высокопроизводительным компьютером обеспечивает оперативность управления локомотивами и слежения за их местоположением, недостижимые традиционными средствами. Предусмотрена возможность получения информации о состоянии централизации станции от таких систем, как ДЦ «Сетунь» и др., а также передачи информации о состоянии ЭЦ станции этим системам. При стыковке МАЛС с аппаратурой «Диалог-Ц» появляется возможность передачи маршрутных заданий на локомотив непосредственно с АРМ дежурного по станции, что позволяет полностью автоматизировать управление маневровой работой. Таким образом, внедрение системы МАЛС на станциях совместно с другими системами железнодорожной автоматики обеспечивает комплексный подход к модернизации существующих устройств СЦБ. В системе МАЛС заложена возможность передачи маршрутных заданий на поездные локомотивы, оборудованные системой КЛУБ-У с цифровым каналом радиосвязи. Это позволяет повысить безопасность прохода поезда по станции, исключить проезд запрещающего сигнала и превышение допустимой скорости движения.

Программное обеспечение станционной аппаратуры системы МАЛС работает в операционной системе OS/2 и основано на использовании объектно-ориентированных подходов, что позволяет сделать систему гибкой, управляемой и способной органично адаптироваться к эксплуатационным требованиям. Исходным языком является С++.

Сейчас система выполняет основные задачи обеспечения безопасности при выполнении маневров на станции и запрещения проезда закрытого сигнала. Дополнительно она может информировать машиниста о негабаритных местах и местах работ на путях в заданном маршруте, допустимой скорости движения и т. д. Создана основа для разработки новых программно-технических комплексов, обеспечивающих получение в локомотивном депо оперативной информации и создание единой информационной базы по техническому и функциональному состоянию подвижных единиц, приписанных к депо и оборудованных аппаратурой КЛУБ, МАЛС, горочной АЛС и других систем.

1. Аналитический обзор станционных устройств

1.1 Организация движения при электрической централизации

Движение поездов и маневровых составов на станциях осуществляется по установленным для них маршрутам, каждый из которых представляет собой часть путевого развития, подготовленную для соответствующего передвижения с учетом требований безопасности. Поездом называют подвижную единицу, подготовленную для выхода на перегоны.

В пределах станций движение поездов осуществляется по поездным маршрутам приема, передачи и отправления, а также по маневровым маршрутам, если нельзя приготовить поездной маршрут.

Маршруты приема обеспечивают перемещение поездов с перегонов на станционные пути. Началом маршрута приема является входной светофор, расположенный на границе станции, а концом - светофор, установленный в конце приемного пути.

Маршруты передачи позволяют поезду передвигаться с одного станционного пути на последовательно расположенный с ним другой станционный путь. Началом маршрута передачи является маршрутный светофор, разрешающий движение со станционного пути, а концом - выходной или маршрутный светофор, расположенный в конце другого пути.

Маршруты отправления позволяют поездам проследовать с путей станции на примыкающие перегоны. Началом маршрута отправления является выходной светофор, разрешающий движение поезда на перегон, а концом - граница станции.

По маневровым маршрутам передвигаются подвижные единицы, не подготовленные для выхода на перегоны. Началом маневрового маршрута может быть маневровый светофор или место получения разрешения на передвижение, передаваемого по радио или с помощью ручных сигналов, а концом - первый попутный маневровый светофор, станционный путь, тупик или граница станции.

Ядром станционных систем автоматики является централизация стрелок и сигналов, под которой понимаются совокупность устройств центрального управления стрелками и сигналами и их контроль. Централизация обеспечивает логические взаимозависимости (блокировку) между станционными объектами в соответствии с требованиями безопасности движения, а также экономичное и безопасное управление на расстоянии стрелочными переводами и светофорными лампами.

1.2 Общие понятия и классификация систем электрической централизации

Электрическая централизация представляет собой автоматизированную систему управления движением поездов на железнодорожных станциях, в которой предусматривается маршрутизация поездных и маневровых передвижений со светофорной сигнализацией.

Структурная схема электрической централизации.

При ЭЦ главные и приемо-отправочные пути, а также стрелочные и бесстрелочные участки пути (секции) оборудуют рельсовыми цепями. Этим исключаются перевод стрелок и открытие светофоров при их занятом состоянии. На стрелках устанавливают стрелочные электроприводы, что обеспечивает дистанционный перевод стрелок, запирание и контроль стрелочных остряков. Светофоры в соответствии с Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации и принятой маршрутизацией регулируют движение поездов. Это позволяет дежурному по станции руководить поездной и маневровой работой, контролируя поездную ситуацию на табло (Рисунок 1.1).



Рисунок 1.1.

Действия ДСП на пульте управления фиксируются наборной группой, условия безопасности движения проверяются аппаратурой исполнительной группы, а для перевода стрелок и открытия светофоров используется аппаратура управления и контроля напольных объектов. Все устройства имеют электропитание от надежных источников электроснабжения, в оптимальном случае - от двух независимых фидеров I категории и автономной дизель-генераторной установки.

Промежуточные станции на участке, оборудованном диспетчерской централизацией (ДЦ), могут находиться на диспетчерском или резервном управлении. В первом случае движением поездов руководит поездной диспетчер (ДНЦ) по каналу телеуправления (ТУ), получая информацию о поездном положении по каналу телесигнализации (ТС), а во втором - ДСП с пульта резервного управления.

Таким образом, ЭЦ как система управления выполняет следующие основные функции: контроль состояния объектов управления (стрелки, светофоры, рельсовые цепи, переезды, маневровые колонки и др.); фиксация действий ДСП на пульте управления; выработка управляющих воздействий на напольные объекты с соблюдением условий безопасности движения поездов; слежение за движением поездов в пределах области управления данной системы ЭЦ; отображение на табло ДСП (ДНЦ) поездной ситуации на станции в текущий момент времени.

На сети дорог нашей страны эксплуатируются несколько систем ЭЦ, различных по сложности, выполняемым функциям и конструктивному оформлению. Это определяется специфическими особенностями станций, которые различаются назначением (промежуточные, участковые, сортировочные и др.), числом централизованных стрелок и сигналов, размерами движения. На малодеятельных линиях, где размеры движения невелики и на станциях отсутствует систематическая маневровая работа, необходимо упростить и удешевить систему ЭЦ, не снижая требования безопасности движения поездов. На крупных станциях и узлах с интенсивной поездной и маневровой работой должны применяться наиболее совершенные и, следовательно, более дорогостоящие системы.

Первой в 1936г. была разработана система ЭЦ с местными зависимостями (МЗ) и местным питанием (МП). В этой системе вся аппаратура, посредством которой осуществлялись зависимости между стрелками, сигналами и враждебными маршрутами, размещалась в релейных будках или релейных шкафах в горловинах станции, а пульт управления - в станционном здании. В настоящее время эта система не применяется и представляет интерес как этап развития систем ЭЦ.

В системах ЭЦ с центральными зависимостями (ЦЗ) приборы, осуществляющие установку, замыкание и размыкание маршрутов, исключение задания враждебных маршрутов и другие зависимости, размещаются в центре станции, как правило, в релейном помещении поста ЭЦ. Все современные системы ЭЦ разрабатываются, проектируются и строятся как системы с центральными зависимостями.

Система ЭЦ с центральными зависимостями и местным питанием до 70-х годов была практически единственной, применявшейся на промежуточных станциях. В этой системе станционные светофоры, стрелочные электроприводы и рельсовые цепи получают питание от аккумуляторных батарей, расположенных в районах горловин и у входных светофоров. Приборы управления стрелками и светофорами размещаются в релейных шкафах горловин станций, а в центре станции, в релейном помещении только приборы, осуществляющие необходимые зависимости. Система ЭЦ с местным питанием имеет эксплуатационные недостатки, к которым следует отнести большое число приборов наружной установки и аккумуляторов, устанавливаемых в батарейных шкафах. Поэтому эта система строится в исключительных случаях на станциях малодеятельных участков при надежном электроснабжении.

Применяются, как правило, системы ЭЦ с центральными зависимостями и центральным питанием (ЦП). На посту ЭЦ сосредотачиваются вся аппаратура и источники питания. Исключение составляют лишь входные светофоры, у которых устанавливаются релейные и батарейные шкафы. В современных проектах батарейные шкафы не устанавливаются, так как разработана схема входного светофора с резервированным центральным питанием всех ламп.

В электрической централизации чаще всего применяется дистанционное (прямопроводное) управление (ДУ) напольными объектами, при котором каждый объект связан с управляющей аппаратурой индивидуальной линейной цепью. Телемеханическое (кодовое) управление (ТМУ) используется для удаленных районов станции. В этом случае для передачи команд на установку маршрутов и получения контроля состояния объектов применяется станционная кодовая централизация (СКЦ), телемеханические каналы которой требуют для всего района управления наличия четырехпроводной линейной цепи.

Дистанционное управление подразделяется на раздельное (индивидуальное) управление (РУ) и маршрутное (МУ). При раздельном управлении каждые стрелка и светофор управляются индивидуальными кнопками пульта ЭЦ. При маршрутном управлении все стрелки по трассе маршрута переводятся автоматически после нажатия кнопок начала и конца маршрута, а затем открывается светофор.

По способу замыкания и размыкания маршрутов системы ЭЦ подразделяются на системы с групповым (маршрутным) замыканием (ГРЗ) и с секционным замыканием (СЗ). При групповом замыкании секции размыкаются после реализации всего маршрута, а при секционном - по мере их освобождения подвижным составом, что позволяет использовать разомкнувшиеся секции в других маршрутах.

По виду компановки аппаратуры поста ЭЦ можно выделить системы ЭЦ со стативной (СТА) и блочной (БЛА) аппаратурой, монтаж которой может быть выполнен посредством пайки (ПМ) или кабельными соединениями со штепсельными разъемами (ШМ). В качестве элементной базы систем ЭЦ широко используются электромагнитные реле (РЦ). Разрабатываются системы ЭЦ на так называемой гибридной элементной базе (ГЦ) - электронной и релейной, а также на микропроцессорных комплексах и другой вычислительной технике.

1.2.1 Электрическая централизация промежуточных станций

Система ЭЦ с центральными зависимостями, центральным питанием и с групповым (маршрутным) замыканием и размыканием секций, входящих в маршрут, была разработана институтом Гипротрансигналсвязь и нашла применение на промежуточных станциях с незначительной маневровой работой.

Центральное питание всех устройств ЭЦ может быть выполнено по без батарейной или батарейной системе питания. Основным источником питания устройств ЭЦ, как правило, является высоковольтная линия автоблокировки (ВЛ АБ), а резервным - линия продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ).

В рассматриваемой системе ЭЦ применяются трехзначная сигнализация, линзовые светофоры, рельсовые цепи переменного тока частотой 25 или 50 Гц с кодированием главных и боковых приемо-отправочных путей, двухпроводная схема управления стрелочными электроприводами с напряжением рабочей батареи 220 В.

Устройства ЭЦ управляются с пульта поездного диспетчера по каналу ТУ-ТС и с пульта резервного управления, устанавливаемого на посту ЭЦ. Выключение станции из диспетчерского управления и перевод ее на резервное управление выполняет дежурный по станции поворотом специального ключа резервного управления (РУЗ) в электрозамке. В качестве резервного пульта управления используется унифицированный пульт с точечной индикацией. Маневровые передвижения не маршрутизируются. Для выполнения маневровой работы предусматривается местное управление стрелками с маневровых колонок. Перевод стрелок, переданных на местное управление, выполняется с проверкой свободности изолированных секций. Для выезда хозяйственных поездов и возвращения их на станцию отправления используются ключи-жезлы.

Схемы управления стрелочными электроприводами на промежуточных станциях, оборудованных системой ЭЦ с центральным питанием, применяются, как правило, с последовательным переводом стрелок, что объясняется недостаточной мощностью источников питания рабочих цепей.

На промежуточных станциях, находящихся на диспетчерском управлении, нашли применение схемы стрелочных электроприводов с автовозвратом и однократным или двухкратным переводом стрелок. Автоматический возврат стрелки в исходное положение используется, если после одной или двух попыток ее перевода в противоположное положение остряки не доходят до крайнего положения, и двигатель долгое время работает на фрикцию. Еще одной особенностью схем стрелочных электроприводов промежуточных станций является то, что они должны быть рассчитаны на перевод стрелок с маневровых колонок при местном управлении.

1.2.2 Блочная маршрутно-релейная централизация

Блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ) нашла широкое применение на участковых, сортировочных и промежуточных станциях с числом стрелок более 30 и значительным объемом поездной и маневровой работы.

Примерно 70% всей аппаратуры БМРЦ размещается в функциональных блоках, которые в виде типовых конструкций с законченным монтажом изготавливают на заводах. Схемы БМРЦ для станций с любым числом стрелок и светофоров собирают, соединяя между собой наборные и исполнительные блоки в соответствии с топологией однониточного плана станции. Блочное построение электрической централизации позволяет упростить проектирование устройств, сократить сроки монтажных работ, улучшить ремонтно-пригодность при эксплуатации действующих установок.

Аппаратура БМРЦ и электропитающие устройства размещаются, как правило, в специальном здании (пост ЭЦ). Основными помещениями поста ЭЦ являются: аппаратная, релейная, зарядная, аккумуляторная, связевая и др. В аппаратной за пультом управления работает дужурный по станции. В качестве пульта управления применяют пульт табло или пульт манипулятор и выносное табло.

В системе БМРЦ используют маршрутное управление стрелками и сигналами, при котором основной маршрут любой сложности устанавливается последовательным нажатием кнопок начала и конца маршрута, после чего автоматически переводятся ходовые и охранные стрелки, а затем открывается светофор. Маршрут называется основным, если он позволяет выполнить поездные или маневровые передвижения от начала до конца маршрута по кратчайшему расстоянию, с наибольшей скоростью и наименьшим количеством враждебных маршрутов. Вариантные маршруты имеют одинаковые с основным начало и конец, однако их трасса отличается от основного маршрута положением стрелок. Вариантные маршруты задаются при нажатии трех и более кнопок.

В системе БМРЦ используется секционный способ размыкания маршрута, позволяющий размыкать секции постепенно, по мере их освобождения хвостом подвижного состава. Такой способ размыкания по сравнению с маршрутным размыканием, позволяет увеличить пропускную способность горловин станций и их маневренность.

Аппаратура БМРЦ подразделяется на наборную (маршрутный набор), исполнительную (схемы установки и размыкания маршрутов) группы и схемы управления и контроля напольными объектами. Схемы наборной группы БМРЦ предназначены для реализации маршрутного способа управления стрелками и светофорами. Реле, находящиеся в блоках наборной группы, фиксируют действия дежурного по станции на пульте управления и автоматизируют перевод стрелок по трассе маршрута и открытие светофоров.

В системе БМРЦ для управления стрелками применяется стрелочный электропривод постоянного или переменного тока.

1.2.3 Электрическая централизация с индустриальным монтажом

Система электрической централизации с индустриальным монтажом (ЭЦИ) предназначена для применения на всех видах раздельных пунктов железных дорог. В этой системе учтен многолетний опыт проектрирования, строительства и эксплуатации блочной маршрутно-релейной централизации, т.е. ЭЦИ - результат совершенствования системы БМРЦ.

По сравнению с БМРЦ, в ЭЦИ достигнуто значительное сокращение нестандартизированного оборудования и его монтажа на постах ЭЦ, что позволило снизить трудоемкость и сроки проектирования, строительных и пуско-наладочных работ. Высокий уровень типизации элементов системы ЭЦИ и монтаж постовых устройств посредством кабельных соединителей дает возможность быстро, безопасно для движения поездов и без значительных капитальных затрат выполнять перемонтаж блочных стативов при изменении путевого развития станции.

В системе ЭЦИ расширены функциональные возможности электрической централизации, в частности предусмотрено: накопление маршрутов и их автоматическое задание; открытие пригласительных сигналов на выходных светофорах однопутных линий с контролем исключения встречного направления движения; задание маршрутов без открытия светофоров при ложной занятости ходовых и негабаритных секций, а также при отсутствии контроля охранных стрелок; защита от перекрытия светофора при ошибочном нажатии кнопок искусственной разделки; фиксация кратковременных отказов устройств в установленном маршруте.

Для повышения надежности и безопасности работы устройств и увеличения межремонтных сроков проверки блоков из схем ЭЦИ исключены электролитические конденсаторы. Необходимое замедление на отпускание якорей сигнальных реле и реле отмены достигается схемным способом. По сравнению с БМРЦ, усложнена формула размыкания секций при движении поезда по трассе маршрута, а при задании и реализации составных поездных и маневровых маршрутов их окончание замыкания происходит с вступлением поезда за предыдущий светофор.

Ситема ЭЦИ имеет блочное построение. Разработан 31 типовой блок. Эти блоки управляют всеми объектами электрической централизации. Блоки устанавливают на типовых блочных стойках (БС) и соединяют между собой и распределительным стативом РС кабельными соединителями.

На типовых релейных стативах РС-ЭЦИ размещают аппаратуру управления входными светофорами, увязки с перегонными устройствами, автоматической очистки стрелок, шин питания и реле выдержки времени. На не типовых стативах устанавливают аппаратуру рельсовых цепей, увязки с маневровыми районами, немаршрутизированных маневровых передвижений, устройства резервирования предохранителей и т.п.

В системе ЭЦИ используют секционный и маршрутный способы размыкания маршрута при движении поезда, причем секционный используют, если после прохода поезда по маршруту участок приближения освобождается. Если участок приближения остается занятым, то применяют маршрутный способ размыкания.

1.2.4 Релейно-процессорная централизация ЭЦ МПК

Система компьютерного управления для релейной электрической централизации стрелок и сигналов (ЭЦ-МПК) разработана Центром компьютерных железнодорожных технологий ПГУПС.

ЭЦ-МПК является открытой и наращиваемой системой, легко адаптируется к условиям конкретного полигона управления при проектировании и во время эксплуатации. ЭЦ-МПК интегрируется с исполнительными схемами традиционных релейных ЭЦ.

ЭЦ-МПК строится по трехуровневой структуре. Верхним уровнем являются автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ ДСП) на базе резервированных ЭВМ и АРМ дежурного электромеханика. Ко второму уровню относится комплекс технических средств управления и контроля (КТС УК). Комплекс состоит из источников питания, контроллеров, плат контроля и управления. Третий уровень включает исполнительные схемы релейной централизации. Выполнение функций, обеспечивающих безопасность движения, возлагается на минимальное число реле 1 класса надежности.

АРМ ДСП выполнен на основе двух ПЭВМ с 21-дюймовыми мониторами, объединенных локальной сетью. В эту сеть включены АРМ электромеханика. АРМы ДСП и электромеханика реализуются на основе ПЭВМ типа Pentium 200 и выше.

КТС УК основывается на двух РС-совместимых промышленных контроллерах. Каждый из них включает в себя одноплатный компьютер 486/586, плату расширения, сетевую карту и платы дискретного ввода-вывода. Необходимое число плат ввода-вывода определяется размерами станции.

В системе ЭЦ-МПК применены центральные зависимости и центральное питание. Аппарат управления - стандартная клавиатура ПЭВМ, манипулятор типа «мышь». Информация отображается на 21-дюймовых мониторах и/или плазменном табло. Используется стативный монтаж с кабель-ростами. Исполнительные схемы строятся по географическому принципу, т.е. плану станции.

На средства вычислительной техники возлагаются следующие задачи: выполнение функций маршрутного набора; реализация режима автодействия светофоров; двукратный перевод стрелки; последовательный пуск стрелок; фиксация неисправностей; оповещение монтеров пути; обдувка стрелок; автоматическое протоколирование действий персонала, работы системы и устройств (функция «черного ящика»); оперативное предоставление нормативно-справочной информации и данных технико-распорядительного акта станции; реализация функций линейного пункта ДЦ для кодового управления станцией без дополнительных капитальных затрат; автоматизация управления путем формирования маршрутных заданий на предстоящий период; накопление маршрутов как по принципу очереди, так и по времени исполнения; хранение, просмотр и статистическая обработка отказов в ЭЦ; поддержка оперативного персонала в нештатных ситуациях; реконфигурация зоны управления; сопряжение с информационными системами вышестоящего уровня.

В системе реализуются программное и индивидуальное управление стрелками.

Для обеспечения 100% резервирования аппаратура КТС УК дублирована. Один комплект является основным, а другой - резервным. Из одного состояния в другое комплекты переключаются контактами реле ГРУ.

Различаются следующие варианты увязки средств КТС УК с электрическими схемами ЭЦ.

Устройства сопряжения с объектом (УСО) подключаются к исполнительным схемам установки и размыкания маршрутов через клеммы для выходов наборных блоков. Все условия безопасности реализуются исполнительной группой.

К исполнительным схемам ЭЦ устройств сопряжения подключаются в точках включения кнопок, не связанных с реализацией вспомогательных режимов управления.

КТС УК привязывается к контролируемым объектам ЭЦ с помощью подключения к цепям управления индикацией. Съем информации о состоянии объектов осуществляется с помощью УСО матричного ввода УВМ 56/8 как по переменному, так и по постоянному току.

В настоящее время система принята в постоянную эксплуатацию на станциях Пикалево-1 и Коли Октябрьской дороги и рекомендована к тиражированию на сети железных дорог России. Реальное проектирование выполняется на Октябрьской, Московской, Свердловской железных дорогах.

1.2.5 Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов системы Ebilock-950

В настоящее время принята обширная программа обновления устройств СЦБ, замены устаревших релейных устройств микропроцессорными системами, которые могут позволить сделать качественный скачок в развитии устройств железнодорожной автоматики. Они повышают уровень безопасности, занимают значительно меньше площади, потребляют меньше электроэнергии, уменьшают объем строительно-монтажных работ и снижают эксплуатационные расходы.

Примером такой системы может служить централизация компьютерного типа Ebilock-950. Она адаптирована к техническим и технологическим требованиям российских железных дорог совместным российско-шведским предприятием «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)» при участии ПГУПС, ГТСС, ВНИИУП.

Ядром системы является центральный процессор, который безопасным способом осуществляет все взаимозависимости, принятые для электрических централизаций стрелок и сигналов. Он также взаимодействует с системами управления и наблюдения (АРМ ДСП и АРМ ШН) и системой объектных контроллеров, непосредственно управляющих электроприводами стрелок, сигналами, интерфейсными реле. Через эти реле передается статус состояния рельсовых цепей и всех систем, увязанных с компьютерной централизацией, а также состояния системы связи объектных контроллеров с центральным компьютером и системы электропитания.

Безопасность обеспечивается за счет ее перехода в «защитное» состояние при выявлении отказов, а также благодаря выполнению норм Европейского комитета по стандартизации в области электротехники (CENELEC), использованию системных программных принципов и принципов разработки аппаратных средств HARDWARE.

Принципы безопасного построения HARDWARE заключаются в использовании двух процессоров, работающих с диверсифицированными программами, двойного таймера управления памятью, инструкционных тестов защиты от помех, а также контрольных запусков и перезапусков.

Связь центрального процессора с объектными контроллерами (ОК) происходит по четырехпроводному кабелю (петля связи) через модемы и концентраторы. Это позволяет разместить ОК в непосредственной близости от объектов управления. В результате значительно уменьшается расход кабеля и провода по сравнению с размещением всего оборудования на центральном посту.

Объектные контроллеры системы Ebilock-950 позволяют взаимодействовать с отечественными рельсовыми цепями, сигналами, электроприводами, реле и выполнять увязки со всеми существующими системами автоблокировки, переездной сигнализации и другими системами. Поэтому одной из основных задач становится определение границ электронной централизации и разработка интерфейсов для увязки с оставшимися устройствами в релейном исполнении.

Особое внимание следует обратить на систему электропитания. В Ebilock-950 используется мощный источник питания с необслуживаемой аккумуляторной батареей, от которого запитываются как электронные устройства, так и рельсовые цепи, электроприводы, сигналы, реле.

Первая система МПЦ Ebilock-950 была введена в эксплуатацию в июне 1999г. на станции Калашниково на линии Москва-С.-Петербург. Через год она была принята в постоянную эксплуатацию.

В последнее время на железных дорогах России находит широкое применение автоматическая блокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры (АБТЦ), разработанная на основе реле электромагнитного типа. В связи с расширением функциональных возможностей и усилением контроля «потери шунта» при движении поезда система получилась довольно громоздкой, энергоемкой и сложной в обслуживании.

ООО «Бамбардье Транспортейшн (Сигнал)» интегрировало АБТЦ в компьютерную систему централизации стрелок и сигналов Ebilock-950.

Это позволило дополнить АБТЦ рядом функций, которыми не обладает автоблокировка, построенная на релейной элементной базе: блокирование и деблокирование схемы смены направления движением поездов, рельсовой цепи, запрещающего сигнального показания проходного и выходного светофора станции.

Рельсовая цепь блокируется автоматически при прекращении ее шунтирования под поездом и разблокируется только при правильном прохождении поезда.

Микропроцессорная система автоблокировки, как и релейная, исключает смену направления движения поедов в нормальном режиме до прибытия на соседнюю станцию последнего поезда, отправленного на этот перегон, а также при потере шунта.

Первая АБТЦ, интегрированная в систему централизации стрелок и сигналов компьютерного типа Ebilock-950, была реализована в 2000г. на перегонах Кожухово-Канатчиково и в 2001г. Александров-2-Карабаново Московской дороги, прошла испытания и принята в постоянную эксплуатацию.

В настоящее время система МПЦ Ebilock-950 эксплуатируется на малых, средних и крупных станциях, на участках с автономной тягой, а также постоянного и переменного тока.

1.3 Назначение и классификация систем автоматической локомотивной сигнализации

Автоматическая локомотивная сигнализация предназначена для повышения безопасности движения поездов, увеличения пропускной способности железнодорожных линий и улучшения условий труда локомотивных бригад. Устройства АЛС осуществляют передачу сигнальных показаний путевых светофоров в кабину машиниста. Систему АЛС дополняют устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости поезда, а в наиболее совершенных системах - устройствами автоматического регулирования скорости. Автоматическая локомотивная сигнализация с автостопом осуществляет торможение поезда в случаях повышения допустимой скорости движения или неподтверждения машинистом бдительности.

Сигнальные показания на локомотив могут передаваться в определенные моменты при движении поезда (точечно) или непрерывно на всем пути следования. В точечных системах могут быть использованы механический, оптический, индуктивный и другие способы передачи информации. В непрерывных системах в качестве канала связи между путевыми и локомотивными устройствами используют рельсовые цепи и шлейфы, проложенные между рельсами.

1.3.1 Локомотивные системы безопасности и регулирования движения поездов нового поколения

Для регулирования движения на железных дорогах России в основном использовались устройства непрерывного типа АЛСН. Несколько позднее появился новый канал АЛС-АЛС-ЕН. Разработаны также устройства точечного канала связи для высокоскоростной передачи больших объемов информации в ограниченных зонах связи. Ведутся работы по активному внедрению устройств передачи данных по радиоканалу в диапазонах 160 и 460 МГц. Эти устройства планируется применять при организации двусторонней передачи данных на станциях, где технически сложно кодировать все пути сигналами АЛСН и АЛС-ЕН.

Низкая информативность системы АЛСН (использование в канале связи только трех активных сигналов) и ограниченность ее функциональных возможностей обусловили необходимость дополнения действующего оборудования другими устройствами обеспечения безопасности. С 1994г. в рамках Государственной программы повышения безопасности движения поездов на железных дорогах России прежние устройства заменяются на более совершенные (КЛУБ, САУТ, телеметрическую систему контроля бдительности машиниста ТС КБМ и др.), выполненные на современной микропроцессорной элементной базе.

Комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ предназначено для повышения безопасности движения в поездной и маневровой работе путем приема сигналов от путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН и отображению их машинисту. Аппаратура КЛУБ серийно внедряется с 1994г.. она выполнена на микропроцессорной базе и имеет 100% активное резервирование функциональных модулей.

В состав устройства входят блоки электроники БЭЛ, индикации БИЛ, ввода и диагностики БВДМ, коммутации БК, а также датчик пути и скорости ДПС-САУТ-МП и комплект кабелей.

Аппаратура КЛУБ выполняет следующие функции: исключение несанкционированного движения локомотива, сравнение фактической скорости с допустимой, контроль торможения перед запрещающим сигналом светофора, формирование сигналов для системы автоматического управления тормозами САУТ, контроль бдительности машиниста, регистрация параметров движения.

Питание аппаратуры КЛУБ обеспечивает бортовая сеть локомотива напряжением Uном=50/75/110 В. Диапазон рабочих температур системы от -40 до +50^оС, средний срок службы не менее 15 лет.

На сети дорог аппаратурой КЛУБ оборудовано около 1400 локомотивов и моторовагонных поездов.

В 1998г. на Московской дороге начались эксплуатационные испытания унифицированного комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У.

Устройство предназначено для работы на всех типах локомотивов и моторовагонных поездов на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока. Функциями КЛУБ-У являются: исключение самопроизвольного движения локомотива; исключение несанкционированного включения ЭПК; автоматический учет категории поезда, типа тяги, длины блок-участков; прием и дешифрация сигналов АЛСН, АЛС-ЕН; непрерывный контроль состояния тормозной системы; формирование сигналов достижения фактической скорости: 2, 10, 20, 60 км/ч; информирование машиниста о сигналах светофора, количестве свободных блок-участков, фактической скорости с точностью до 1 км/ч и допустимой на данном участке пути скорости движения, кривой торможения, а также о текущем времени с корректировкой по астрономическому времени, координатах места нахождения локомотива с точностью до 30м при помощи спутниковой навигации, названиях станций, номерах стрелок, светофорах, перегонах, расстояниях до контрольных точек; регулярный контроль бдительности машиниста; контроль совместных действий машиниста и помощника машиниста при трогании поезда и движении к запрещающему сигналу светофора; автоматическое включение экстренного торможения при появлении ситуаций, ведущих к опасным и катастрофическим последствиям; регистрация параметров движения в электронной памяти кассеты.

В состав КЛУБ-У входят устройства, обеспечивающие взаимодействие локомотивных устройств безопасности со станционными по цифровому радиоканалу. Приемопередающее устройство на базе радиостанции 1Р25СВ-22 «Мост-М1» работает в частотном диапазоне 450-470 МГц и насчитывает 15 программируемых каналов. Скорость передачи данных 9600 бит/с.

В системе КЛУБ-У имеется встроенная диагностика, выявляющая и индифицирующая отказы основного и резервного комплекта. Для эффективного использования аппаратуры КЛУБ-У применяется стационарное устройство дешифрации (СУД) регистрируемой информации и комплекс средств предрейсового контроля.

На железные дороги России поставлено свыше 740 комплектов КЛУБ-У. Системой оборудовано более 20 различных типов локомотивов на 16 дорогах.

Для специального самоходного подвижного состава в 1999г. на базе аппаратуры КЛУБ сконструированы специализированные устройства - КЛУБ-П, которые имеют меньшие размеры и массу, современную элементную базу и повешенную надежность.

В настоящее время на железных дорогах России для определения местоположения локомотива все более широкое применение находят комбинированные приемники, осуществляющие автоматический поиск, прием и обработку сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS NAVSTAR (США). Навигационная аппаратура ведет одновременный прием сигналов по 12 каналам. Точность автономного определения скорости поезда (с вероятностью 95%) составляет 0,1 м/с, точность метки единого времени относительно всемирного времени UTC - 1 мкс. Информация на локомотив подается с помощью путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН, радиоканала системы координатного регулирования движения поездов, путевых устройств точечного канала связи и радиоканала маневровой автоматической локомотивной сигнализации МАЛС. Системе МАЛС, как наиболее перспективной станционной системе обеспечивающей повышение безопасности при производстве маневровых работ на станции, и посвящен данный дипломный проект.

2. Технические требования к устройствам маневровой автоматической локомотивной сигнализации

2.1 Назначение системы

Система предназначена для повышения производительности маневровой работы на станциях, снижению эксплуатационных расходов за счет экономии материалов, электроэнергии, финансовых ресурсов.

2.2 Перечень объектов автоматизации

Объектом автоматизации может быть любая станция, где производятся маневровые работы, при возможности увязки системы с ранее установленными системами (ЭЦ, РПЦ, МПЦ, ДЦ, ДК, СПД-ЛП) на станции.

2.3 Объекты контроля и управления

Объектом контроля системы являются устройства электрической централизации, передающие информацию о состоянии рельсовых цепей, светофоров и положении стрелок.

Объектом управления системы являются маневровые локомотивы, оборудованные системой.

2.4 Требования к структуре и функционированию системы

Структурная схема системы показана на рисунке 2.1.

1) подсистема - устройство станционное маневровой автоматической локомотивной сигнализации (СУ МАЛС), предназначенное для реализации функций и задач системы МАЛС, связанных с повышением безопасности движения при проведении маневровых работ, повышением безопасности при проведении работ на путях, а также с работой ЭЦ, действиями дежурных по станции, маневровых диспетчеров, электромехаников СЦБ и связи.

Рисунок 2.1.

Перечень подсистем и их назначение:

2) подсистема - аппаратура бортовая маневровой автоматической локомотивной сигнализации (БА МАЛС), предназначенная для приема и обработки данных, передаваемых с СУ МАЛС по каналу радиосвязи, для измерения скорости и направления движения локомотива, а также отображения необходимой информации для машиниста на экране монитора.

3) подсистема - оборудование сервисное маневровой автоматической локомотивной сигнализации (СО МАЛС), предназначенное для проверки работоспособности, диагностики и выявления дефектов в СУ МАЛС и БА МАЛС.

Требования к способам и средствам связи для информационного обмена:

1) подсистемы СУ МАЛС и БА МАЛС в условиях эксплуатации должны быть связаны между собой только по цифровому радиоканалу связи;

2) подсистема СО МАЛС должна быть связана с подсистемами СУ МАЛС и БА МАЛС по цифровому радиоканалу, а также должна иметь возможность кабельного соединения при проведении работ по проверке работоспособности составных частей системы.

3) частотный диапазон радиостанции цифрового радиоканала должен быть 150 МГц или 460 МГц, в зависимости от региона поставки системы.

Режимы функционирования системы:

1) ручной - работа системы в режиме отображения информации без информационного обмена по цифровому радиоканалу;

2) автономный - работа системы в режиме информационного обмена по цифровому радиоканалу без задания маршрутов;

3) телеуправление - работа системы с реализацией всех заложенных функций.

Требования по диагностированию системы:

1) система должна иметь встроенные программно-аппаратные средства, позволяющие выявлять ситуации, связанные с нештатным функционированием оборудования;

2) глубина диагностики должна обеспечивать возможность локализации неисправности с точностью до функционального блока.

Перспективы развития и модернизации системы:

1) Система должна строиться с учетом перспектив развития устройств СЦБ и средств вычислительной техники.

2) Архитектура системы должна позволять осуществление перехода на новые средства вычислительной техники и новые устройства СЦБ с минимальными материальными и временными затратами.

2.5 Требования к защите информации

1 Требования к защите информации от несанкционированного доступа должны соответствовать ГОСТ Р 50739.

2 Построение ПО должно обеспечивать ограниченный доступ к изменению конфигурации системы.

3 Корректировка ПО и установка новых версий может осуществляться только разработчиком.

Программное обеспечение (ПО) системы должно храниться на энергонезависимых носителях информации.

2.6 Требования по стандартизации и унификации

1 Комплекс аппаратных и программных средств должен обеспечивать возможность применения системы для станций различной конфигурации и технической оснащенности без переработки программного обеспечения.

2 Процедура адаптации аппаратных и программных средств системы для использования на конкретной станции должна иметь характер документально регламентированного производственного процесса, обеспечивающего проектирование, монтаж и наладку системы на уровне промышленных технологий.

2.7 Требования к функциям, выполняемым системой

Система должна обеспечивать:

1) контроль кратковременной потери связи и сохранение передаваемой информации;

2) смену режимов работы локомотива по приказу станционных устройств;

3) выполнение приказов ДСП на проезд запрещающего сигнала;

4) идентификацию и определение соответствия маршрута и локомотива;

5) задание, продление, укорочение и отмена маршрутного задания;

6) контроль допустимой скорости движения при выполнении маршрутных заданий, в том числе на местах производства работ;

7) разборку тяги при приближении фактической скорости движения к допустимой скорости;

8) подтверждение машинистом видимости вагонов на занятом пути и мест производства работ;

9) измерение длины состава;

10) определение расстояния до мест производства работ;

11) контроль движения состава в пределах последней занятой секции маршрутного задания относительно его "головы" и "хвоста";

12) выполнение маршрутов за пределы станции с выводом локомотива из системы;

13) включение проверки бдительности машиниста при проследовании мест с ограничениями и при вступлении на занятый путь;

14) срыв ЭПК:

при неисправностях локомотивной аппаратуры или ее выключении;

при несоблюдении допустимых скоростей движения кривой торможения;

при превышении допустимой скорости движения;

при подъезде к препятствию или месту работ, если от машиниста нет подтверждения о свободности пути;

при попытке проезда запрещающего сигнала;

при попытке проезда последнего стыка при типе маршрута "за сигнал";

по приказу станционных устройств или ДСП.

Подсистема СУ МАЛС должна обеспечивать:

1) сопровождение работы голосовыми сообщениями;

2) прием от устройств ЭЦ (или от других систем) информации о состоянии рельсовых цепей, светофоров и положении стрелок;

3) передачу информации о состоянии ЭЦ и местоположении локомотивов другим системам;

4) установку и снятие места производства работ на любом элементе станции;

5) регистрация смен ДСП в журнале системы МАЛС;

6) запись в журнале системы МАЛС событий происшедших на станции.

Подсистема БА МАЛС должна обеспечивать:

1) контроль положения контроллера локомотива;

2) контроль скатывания;

3) измерение фактической скорости и направления движения локомотива.

Подсистема СО МАЛС должна обеспечивать:

1) проверку цифрового радиоканала связи;

2) проверку контроллера опроса и адаптера из состава СУ МАЛС.

3) проверку бортового контроллера;

4) проверку измерителя скорости БА МАЛС;

2.8 Требования к безопасности функционирования системы

Безопасность системы определяется задачей исключения возможности проезда локомотивом, оборудованным системой МАЛС, запрещающего сигнала и места работы на путях.

При разработке системы должен быть максимально использован иерархический принцип построения, предусматривающий конфигурацию системы при отказе аппаратных модулей с переходом на более низкий уровень функционирования, при котором недостающие функции заменяются более жестким контролем бдительности машиниста.

3. Функциональные схемы МАЛС

3.1 Станционные устройства МАЛС (СУ МАЛС)

3.1.1 Общее описание СУ МАЛС

Система МАЛС предназначена для повышения безопасности при выполнении маневровых работ на станции и выбора оптимальных скоростных значений передвижения объектов (подвижных единиц).

Исходной информацией системы МАЛС являются данные о состоянии исполнительных устройств ЭЦ (путевые, стрелочно-путевые, сигнальные, замыкающие, контроля положения стрелок), полученные путем их оперативного считывания, и оперативная информация о параметрах всех подвижных объектов МАЛС.

Каналом передачи информации между объектами МАЛС и центральным постом является цифровой радиоканал двусторонней связи.

Гибкость системы МАЛС обеспечивается за счет возможности оперативного введения и снятия скоростных ограничений на участках станции в соответствии с техническим состоянием путевого развития и устройств СЦБ.

Повышение эффективности маневровой работы при использовании МАЛС обеспечивается за счет отслеживания перемещения объектов по заданным маршрутам, определения и передачи на локомотив оперативных данных параметров движения.

Реализация управления локомотивом представлена на структурной схеме системы МАЛС (Рисунок. 3.1.)

Состояния исполнительных устройств ЭЦ (реле) считываются контроллерами опроса (КО) станционного формирователя (СФ МАЛС) и передаются в адаптеры связи (АД) управляющего вычислительного комплекса (УВК) для дальнейшей обработки.

На основании заданных ЭЦ маршрутов и с учетом введенных ДСП временных ограничений, СФ МАЛС по результатам обработки состояния реле формирует телеграммы команд для управления локомотивом.

Телеграммы команд посылаются в приемопередающее устройство канала радиосвязи (ПП-РС) и передаются по цифровому радиоканалу связи в бортовой вычислительный комплекс бортовой аппаратуры (БА МАЛС) для исполнения.

Рисунок. 3.1.

Бортовая аппаратура МАЛС осуществляет прием телеграммы, дешифрирует ее данные и выдает на индикатор локомотива информацию для машиниста о заданном маршруте, допустимых параметрах движения по маршруту и контролирует их исполнение.

Станционное устройство МАЛС (СУ МАЛС) работает в непрерывном круглосуточном режиме.

СУ МАЛС подразделяется на следующие устройства:

1) Формирователь станционный СФ МАЛС, включающий в себя:

-два управляющих вычислительных комплекса УВК (основной и контрольный), состоящих каждый из:

-системного блока ВК промышленного исполнения с процессором с рабочей частотой не менее 650 МГц, ОЗУ не менее 128 Мб, жестким диском объемом не менее 10 Гб, звуковой картой, платой расширения интерфейсов RS_422/RS_485, с установленным программным обеспечением, адаптированным к объекту внедрения;

-монитора SVGA, клавиатуры, мыши;

-принтер;

-акустическая система;

-две безопасные микро ЭВМ БМ_1602 ДТ467_920.508 со встроенным ПО;

-БДК ТУ 32 ЦШ 4565_2002 (БРДК ТУ 32 ЦШ 4566_2002), количество которых определяется по проекту;

-один комплект устройства радиоканала, включающего в себя радиостанцию ЦВИЯ.464512.001 РЭ для диапазона 460 МГЦ (ЦВИЯ.464511.032 РЭ для диапазона 150 МГЦ) и антенну СВЧ;

-источник бесперебойного питания;

2) УКИ ШНЦ, включающее в себя:

-ВК_УКИ ШНЦ - системный блок ВК промышленного исполнения с процессором с рабочей частотой не менее 650 МГц, ОЗУ не менее 128 Мб, жестким диском объемом не менее 10 Гб, с установленным комплектом ПО;

-монитор SVGA, клавиатуру, мышь;

-принтер;

-источник бесперебойного питания.

3.1.2 Устройство и работа

Функциональная схема СФ МАЛС приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2.

Для обеспечения безопасности движения при маневровой работе в системе МАЛС заложены принципы 2-х комплектной структуры с применением аппаратного контроля работоспособности системы на всех уровнях.

Структура станционного оборудования системы МАЛС представлена на рисунке 3.3.



Рисунок 3.3.

Контакты исполнительных реле ЭЦ первого класса, выбранные для системы МАЛС, не должны быть использованы в электрических цепях ЭЦ.

Состояние контактов реле ЭЦ считывается мультиплексно двумя комплектами устройств опроса, входящих в состав КО.

Результаты каждого считывания, перед передачей в УВК для обработки, сравниваются в схеме контроля, которая в случае их несовпадения блокирует выходы контроллера опроса.

Аппаратура верхнего уровня СФ МАЛС представляет собой два идентичных вычислительных комплекса 1ВК и 2ВК, включающих в себя системные блоки со встроенными адаптерами связи (АД), мониторы, клавиатуры, мыши.

1BK и 2ВК, принимая с КО информацию по индивидуальным каналам, производят ее проверку, дешифрирование и формирование телеграмм управления для локомотива. Перед передачей в ПП-РС, сформированные телеграммы сравниваются через канал обмена. В случае несовпадения результатов сравнения работы 1ВК и 2ВК производится блокировка передачи сформированных рабочих телеграмм. На локомотив передаются телеграммы с сообщением о сбоях в системе МАЛС. Аналогичное предупреждающее сообщение выводится на экраны мониторов вычислительных комплексов 1ВК и 2ВК.

Исключение влияния устройств МАЛС на работу ЭЦ решается двумя способами одновременно:

для работы МАЛС используются только свободные тройники реле ЭЦ.

монтаж аппаратуры и оборудования системы МАЛС производится путем прокладки индивидуальных жгутов и проводов.

Устройство контроля информации ЭЦ СЦБ (УКИ ШНЦ) предназначено для расширения контроля функционирования оборудования устройств ЭЦ, использования информации о работе станции при оценке расследования нештатных ситуаций и инцидентов между эксплуатационным штатом различных служб.

Группы контактов реле рекомендуется формировать по районам станции в связи с тем, что в случае выхода из строя одного КО, произойдет отключение только одного или части района станции, подключенного к одному КО. После восстановления работоспособности КО, выключенный из МАЛС район станции восстанавливается автоматически.

По количеству полученных групп при выборе контактов реле определяется количество требуемых КО для обеспечения формирования и построения системы МАЛС на проектируемой станции.

Примечание- Исходя из имеющихся в КО двух выходов дополнительных каналов связи для диагностического и информационного контроля, допускается включение в выбранные группы реле для системы МАЛС реле для дополнительной информации.

Сформированные группы контактов реле разбиваются в свою очередь на подгруппы по 8 тройников контактов реле в каждой.

Таким образом, к каждому КО подключается 16 подгрупп по 8 реле в каждой.

Из электрических цепей выбранных контактов реле, объединенных в группы и подгруппы формируются информационные шины КО.

...