Ebilock-950

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Автоматика и телемеханика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой АиТ

С.А. Лунев

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПЦ “Ebilock-950” НА СТАНЦИИ П. ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ Ж.Д.

Пояснительная записка к дипломному проекту

ИНМВ. 116419.000 ПЗ

Студент группы ЗФ

Н.А. Демчук

Руководитель - доцент кафедры АиТ

М.М. Соколов

Омск 2016



Реферат

сабрек микропроцессорный затрата автоматизированный

УДК 656.25:004.78

Дипломный проект содержит 99 страниц, 18 таблиц, 20 рисунков, 7 приложений, использовано 12 источников.

Однониточный план станции, двухниточный план, таблицы зависимостей, структурная схема, центральный компьютер, электропитающая установка, концентратор, объектный контроллер, кабельная сеть, программное обеспечение.

В данном дипломном проекте буду проектировать систему микропроцессорной централизации “Ebilock-950” для станции П. Западно-Сибирской железной дороги.

Согласно заданию были рассмотрены принципы разработки логики централизации и основные технические решения для МПЦ промежуточной станции.

Для станции П. были составлены: двухниточный план станции с представлением ординат стрелок, сигналов и расстановкой напольного оборудования; таблица зависимостей; кабельные сети стрелок, сигналов и рельсовых цепей; структурная схема электропитающей установки; структурная схема микропроцессорной централизации; схема компоновки шкафов с размещением объектных контроллеров и печатных плат; размещение оборудования МПЦ в существующем здании поста ЭЦ; схема увязки МПЦ с АБ перегона.

В пояснительной записке дано описание основных технических решений; описание автоматизированных рабочих мест ДСП и ШН, описание аппаратурных средств и программного обеспечения микропроцессорной централизации, описание системы объектных контроллеров и компоновки сабрека, обеспечение безопасности при выполнении работ с использованием ЭВМ. Произведён расчёт затрат на внедрение микропроцессорной централизации “Ebilock-950”.

Дипломный проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Office Word 2007, схемы - в графическом редакторе Microsoft Office Visio 2007 и представлен на диске в конверте на обороте обложки.



Содержание

Введение

1. Анализ существующей централизации станции «П», Запоздно-Сибирской ж/д

1.1 Анализ технических характеристик БМРЦ

1.2 Обзор и выбор направления модернизации БМРЦ

1.3 Маршрутизация передвижений и таблица зависимостей

1.4 Двухниточный план станции

1.5 Преимущества устройств МПЦ по сравнению с ЭЦ релейного типа

2. Техническое обеспечение ЭЦ

2.1 Функциональная структура «Ebilock-950»

2.2 Программное обеспечение централизации «Ebilock-950»

2.3 Компьютер централизации «Ebilock-950»

2.4 Увязка «Ebilock-950» с объектами управления и контроля

2.5 Кабельные сети

3. Электропитание устройств МПЦ

3.1 Компоновка ЭПУ

3.2 Описание работы распределительного щита

3.4 Технические решения по защите устройств от перенапряжений

4. Регулировка тональных рельсовых цепей

4.1 Особенности расчёта ТРЦ

4.2 Условия составления регулировочных таблиц ТРЦ

4.3 Условия составления регулировочной таблицы токов АРС

4.3 Расчёт потребляемой мощности

5. Увязка МПЦ Ebilock с существующими системами ЖАТ

5.1 Увязка Ebilock-950 с перегоном, оборудованном АБ

6. Расчёт затрат на разработку и внедрение Ebilock-950 на станции «П» на Западно-Сибирской железной дороге»

7. Обеспечение требований безопасности труда в конструкции оборудования

Заключение

Библиографический список



Введение

До недавнего времени на железных дорогах России применялись только централизации стрелок и сигналов, использующие в качестве основной элементной базы реле электромагнитного типа. Автоматизация технологических процессов управления движением поездов на станциях и перегонах оставалась в значительной степени консервативной в отношении применения компьютерных технологий.

Надо иметь в виду, что технические решения и средства для такой централизации разрабатывались в 60-х - 80-х годах прошлого века и к настоящему моменту явно устарели. Релейная элементная база, как средство построения электрической централизации, практически себя исчерпала. Попытки придания новых качественных показателей и расширения функций электрической централизации ведут к увеличению количества реле, потребляемой электроэнергии, затрат на эксплуатационное обслуживание, объемов проектных и монтажных работ и т.д.

Поэтому, учитывая зарубежный опыт, специалисты отрасли предложили в качестве технического средства автоматизации технологических процессов управления движением поездов на станциях использовать в дальнейшем электрическую централизацию компьютерного типа.

Здесь были свои трудности. В частности, проблема состояла в том, чтобы адаптировать уже имеющиеся информационные технологии к технологическим и техническим требованиям железных дорог России. Одним из первых эту задачу удалось решить совместному российско-шведскому предприятию "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)", создавшему оригинальную, компактную и недорогую систему Ebilock-950 для компьютерной централизации стрелок и сигналов.

Переход от релейной централизации к микропроцессорной не является данью моде. Это -- объективная необходимость обновления всего технологического процесса управления перевозками и работой структурных подразделений железнодорожного транспорта на основе применения информационных технологий. Здесь сразу проявляются преимущества МПЦ, которая служит удобным связующим звеном между источниками получения первичной информации (подвижной состав, объекты СЦБ и др.) и системами управления перевозочным процессом более высокого уровня, позволяя обойтись без дополнительных надстроек, которые были бы нужны при использовании электрической централизации на базе реле.

Проанализировав рассмотренные факты, в дипломном проекте было решено рассмотреть разработку и внедрение МПЦ “Ebilock - 950” на станции П. Западно-Сибирской железной дороги.



1. Анализ существующей централизации станции «П», Запоздно-Сибирской ж/д

1.1 Анализ технических характеристик БМРЦ

Станция П расположена на участке с электротягой постоянного тока. На станции имеется один охраняемый переезд второй категории, оборудованный устройствами сигнализации. Код станции Плотниково 87230. Станция относится к Кузбасскому отделению Западно-Сибирской железной дороги. Рядом с железнодорожным вокзалом станции Плотниково находится водонапорная башня. Здесь ходят поезда Новокузнецк-Кисловодск, Нижневартовск-Новокузнецк, Чита 2-Новокузнецк. Курсируют также и две общественные электрички.

На станции П насчитывается 19 рельсовых цепей, 10 стрелок и 17 светофоров: 10 поездных и 7 маневровых.

Станция оборудована морально устаревшей и физически изношенной электрической централизацией, не отвечающей современным требованиям безопасности движения - БМРЦ по типовым решениям МРЦ-13.

Технологическое оборудование ЭЦ и рабочее место дежурного по станции (ДСП) размещено в существующем здании поста ЭЦ.

В настоящее время обслуживание существующих устройств СЦБ по станции П осуществляется Кемеровской дистанцией СЦБ (ШЧ-18) Западно-Сибирской железной дороги.

Для крупных станций вместо системы релейной централизации с раздельным управлением была разработана и нашла широкое применение маршрутно-релейная централизация (МРЦ). В этой системе для ускорения установки маршрутов перевод стрелок производится не раздельно в последовательном порядке, а одновременно всех стрелок, входящих в маршрут. Маршрутное управление осуществляют с помощью кнопок, определяющих границы каждого маршрута. Нажатием кнопок по границам маршрута включают пусковые цепи для одновременного перевода всех стрелок, входящих в маршрут. 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. При маршрутном управлении общее время на установку самого сложного маршрута складывается из времени нажатия кнопок и времени последовательного перевода спаренных стрелок и составляет 5- 7 с.

При раздельном управлении время на установку сложного маршрута достигает 30 с и более. За счет сокращения времени на установку маршрута повышается пропускная способность горловины станции на 15-20 % .

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, используемым, например, в системе ЭЦ-8, позволяет увеличить пропускную способность горловин станций и их маневренность.

Система МРЦ также позволяет повысить производительность и культуру труда эксплутационных работников станции. Вся релейная аппаратура МРЦ разделяется на две группы: наборную и исполнительную. Наборную группу называют маршрутным набором и используют для формирования пусковых цепей перевода стрелок. Исполнительную группу используют для установки, замыкания и размыкания маршрутов. Наборная группа не выполняет зависимостей по обеспечению безопасности движения поездов, поэтому реле маршрутного набора берут типа КДРШ. Исполнительная группа выполняет все требования по обеспечению безопасности движения поездов, поэтому в этой группе применены реле первого класса надежности типов НМШ и КМШ.

В зависимости от компоновки аппаратуры система МРЦ может быть неблочного и блочного типов БМРЦ. Вначале маршрутно-релейная централизация строилась неблочного типа. В 1958- 1960 гг. была разработана и применена на крупных станциях блочная система централизации. В этой системе релейная аппаратура схемных узлов типовых объектов управления и контроля -стрелок, путевых и стрелочных секций, приемо-отправочных путей, маневровых и путевых светофоров - размещена в отдельных закрытых блоках. Эти блоки по типовым схемам монтируют и проверяют правильность монтажа на заводе. На месте строительства заводские блоки размещают на блочных стативах в соответствии с местом объекта на плане станции и путем штепсельных соединений включают в полную схему централизации. БМРЦ позволяет производить 70 % монтажа на заводе, пользуясь типовыми схемными блоками, что значительно сокращает объем монтажных работ на местах строительства; осуществлять проверку и регулировку блоков на специальном стенде, что повышает качество монтажных работ; сокращать на 30 - 35 % время на проектирование релейной централизации, а также уменьшать объем проектной документации на 40 %.

За счет штепсельного включения блоков имеется возможность при повреждениях быстро снять неисправный блок и заменить его исправным, не прекращая действия централизации /9/.

Каждый релейный блок имеет металлическое коробчатое шасси, на передней стенке которого размещаются: в большом блоке до восьми реле НМ, два конденсатора КЭГ и до четырех резисторов типа ПЭ; в малом блоке три реле НМ или шесть реле КДР и два резистора ПЭ.

Релейная камера закрывается металлическим колпаком с застекленными передней и боковыми стенками или прозрачным пластмассовым колпаком. Между колпаком и шасси имеется уплотняющая резиновая прокладка, защищающая блок от проникновения в него пыли.

Монтажная камера блока отделена от релейной надетыми на контактные пластины реле заглушками, защищающими реле от попадания на них капель олова и пыли при пайке монтажных проводов. Блоки размещаются на стативах и включаются в электрическую схему при помощи штепсельных разъемов. Блоки имеют две колодки по 22 штепселя каждая. На стативе размещают до 15 релейных блоков большого типа.

Для исключения установки блока одного типа на место, предусмотренное для блока другого типа, на корпусе каждого блока предусматриваются избирательные пластины с пазами, а на стативах устанавливаются штифты, расположение которых зависит от типа блока. Блок может быть установлен на стативе только в случае совпадения штифтов и пазов, т.е. только на место, соответствующее его типу.

В нижней части блока имеется винтовой замок, укрепляющий блок на стативе. Конструкция статива позволяет размещать блоки малого и большого типа на одном стативе. На месте одного большого можно установить два малых блока. При этом допускается такая расстановка блоков в ряду: три больших блока; большой блок, два малых, большой блок; шесть малых блоков. Конструкция большого блока не допускает установку непосредственно под ним малых блоков.

Открытым монтажом на стативах штепсельных реле НМШ монтируют следующие устройства: схемы локомотивной сигнализации, увязки с перегонными устройствами, увязки с переездной сигнализацией, местного управления стрелками и др.

В связи с многообразием типов рельсовых цепей путевые реле в блоках не устанавливают. В релейных блоках размещают повторители путевых реле. Для нетиповых схем на стативах свободного монтажа устанавливают реле - повторители, включаемые из релейных блоков через резервные контакты сигнальных и контрольных стрелочных реле /10/.

Полная схема установки, размыкания и контроля маршрутов БМРЦ получается в результате соединения между собой типовых блоков электрическими цепями в соответствии с функциональной схемой размещения их по плану станции. Для части путевого развития проектируемой станции функциональная схема размещения блоков маршрутного набора и исполнительной группы приведена на рис.П.3.1. Блоки маршрутного набора и исполнительной группы размещают совместно на одних и тех же стативах, что сокращает затраты монтажного провода и внутрипостового кабеля.

Основными типами блоков наборной группы являются следующие:

НМI - маршрутного набора одиночного маневрового светофора в горловине станции (М3 , М5 , М7 , М25); содержит шесть реле (КН, НКН, МП, ВКМ, ВП, АКН), которые управляют блоками МI исполнительной группы;

НМIIП - для маневровых светофоров с приемо-отправочного пути или тупика (М11); одного из двух маневровых светофоров установленных в створе или с участка пути (М23); содержит пять реле (К, КН, МП, ВКМ, ВП), которые управляют блоками МII (МIII) исполнительной группы;

НМIIАП- для второго маневрового светофора в створе или участка пути (М1); имеет пять реле (К, КН, МП, ВП, АКН), которые управляют блоком МII (МIII) исполнительной группы;

НПМ-69 - управляет блоком входного светофора ВД и блоком МIII маневрового светофора М21 с участка пути за входным светофором: блоками выходных светофоров с маневровыми показаниями ВI, ВI, ВIII (Ч1, Ч2,Ч3,Ч4,Ч5,Ч6);

НН - одного комплекта реле направлений; содержит шесть реле (П, О, ПМ, ОМ, ВПМ, ВОМ);

НМ1-Д - дополнительный, совместно с блоком НМI управляет блоком МI исполнительной группы; устанавливается один для шести блоков НМI; содержит шесть реле повторителей кнопок управления светофорами (от К1 до К6);

НСОґ2 - с двумя комплектами управления одиночными стрелками, содержит четыре реле (1ПУ, 1МУ, 2ПУ, 2МУ);

НСС - управления спаренными стрелками, содержит четыре управляющих реле (1ПУ, 2ПУ, МУ, УК);

НПС - последовательного перевода стрелок на магистральном питании; содержит шесть реле (вспомогательные управляющие 1ВУ-3ВУ и их повторители 1ПВУ - 3ПВУ);

БДШ - с 20 диодами, размещенными в кожухе малогабаритного штепсельного реле. Диоды используют для образования цепей включения угловых реле УК блоков НСС.

Основными блоками исполнительной группы являются:

П-62 - путевой; контролирует состояние приемо-отправочного пути и исключает лобовые маршруты, содержит восемь реле (ЧКС, НКС, ЧИ, НИ, ОКС,ЧКМ, НКМ, П1);

СП-69 - стрелочный путевой; контролирует состояние стрелочно-путевого участка (например, 21СП, 1-7СП, 11-23СП); осуществляет замыкание стрелок в маршруте; содержит семь реле (КС, 1М, 2М З, РИ, Р, СП1);

УП-65 - участка пути в горловине станции (НП, 1/21П, 29/37П, 17/39П); выполняет те же функции, что и блок СП; кроме того, исключает установку лобовых маршрутов на данный участок пути; содержит восемь реле (КС, 1М, 2М, 1КМ, 2КМ, РИ, Р, П1);

С - стрелочно-коммутационный, малого типа, который устанавливают на каждую стрелку для контроля ее положения и осуществления коммутации схем по плану станции, содержит три реле (ПК, МК, ВЗ);

ПС- пусковой стрелочный; управляет стрелочным электроприводом, контролирует положение стрелки с помощью общего контрольного реле, через контакты которого включаются контрольные реле ПК и МК блока С. В блоке размещены два комплекта пусковой аппаратуры для управления двумя (одиночными или спаренными) стрелками. Каждый комплект содержит три реле (ППС, НПС, ОК) и трансформатор Тр. Блок изготовляют в двух вариантах: при батарейной системе питания типа ПС-110, при безбатарейной - типа ПС-2200. Различие заключается в значении напряжения, подаваемого к изолирующему трансформатору внутри блока;

МI - маневрового одиночного светофора в горловине станции (М3, М5, М7, М25), участком приближения которого является стрелочная путевая секция; содержит семь реле (КС, КМ, Н, С, ОТ, ИП, О);

МII - маневрового светофора, установленного в створе, из тупика (М11); содержит семь реле (КС, Н, КМ, С, РИ, ИП, О);

МIII - маневрового светофора с участка пути в горловине станции (М1, М23), с участка пути (М21), с приемо-отправочного пути, содержит шесть реле (КС, Н, С, ОТ, ИП, О);

Вх, ВхД - входного светофора, основной и дополнительный, осуществляют управление светофором. Блок Вх содержит семь реле (С, ЖС, ЗС, ПЛО, ПКО, ЗТЖО, 2ЖО); блок ВхД содержит шесть реле (КС, З, ОТ, КМ, С, ИП); при новом проектировании не применяются;

ВI - для управления выходным светофором на одно направление; содержит четыре реле (С, МС, ЛС, О);

ВII - для управления выходным светофором на два направления; содержит семь реле (С, С1, МС, ЛС, 2ЗС, О, 2ЗО);

ВIII - для управления выходным светофором с четырехзначной сигнализацией; содержит шесть реле (С, МС, ЛС, 2ЗС, О, 2ЗО);

ВД -дополнительный к блокам ВI, ВII, ВIII; применяется также для управления входным светофором; содержит семь реле (КС, З, Н, НМ, ОТ, ОН, ИП).

Для получения полной схемы БМРЦ блоки наборной группы соединяют между собой четырьмя электрическими цепями (струнами). Каждая цепь представляет собой самостоятельную схему, построенную по плану станции с включением в нее последовательно или параллельно реле соответствующего назначения: 1 - кнопочных реле КН; 2 - автоматических кнопочных реле АКН; 3- управляющих стрелочных ПУ и МУ; 4 - схемы соответствия. Блоки исполнительной группы соединяют между собой восемью цепями (струнами), чем образуются следующие схемы централизации: 1- контрольно-секционных реле КС; 2- сигнальных реле поездных и маневровых светофоров С, МС; 3,4,5 - маршрутных реле 1М и 2М, струна 5 дополнительно используется для включения линейно-сигнальных реле ЛС и реле 2ЗС, предназначенных для выбора разрешающих огней выходных светофоров; 6 - реле разделки для отмены маршрутов; 7,8-контроля на табло состояния путей и установленных маршрутов. При составлении функциональной схемы стрелочные пусковые блоки устанавливают в нижнем ряду статива, но не более трех на статив. На всю стрелочную горловину используют один блок направлений НН, вынесенный из общей схемы расстановки блоков. По функциональной схеме определяют потребное число блоков каждого типа и составляют спецификацию на оборудование.

1.2 Обзор и выбор направления модернизации БМРЦ

Схематический план станции является первоначальным документом, на основе которого осуществляется проектирование устройств автоматики и телемеханики.

Станция оборудована блочной маршрутной централизацией (БМРЦ) по типовым решениям МРЦ-13.

В централизацию включены:

- 10 стрелок;

- 10 поездных светофоров;

- 7 маневровых светофоров;

- 19 изолированных участков.

На станции имеется один охраняемый переезд, который находится в чётной горловине, 4 станционных пути, по которым возможно передвижение в обоих направлениях, 9 тупиков. Всего на станции 10 стрелок, из которых одиночных - 8, спаренных - 2.

Схематический план путевого развития станции с осигнализованием и указанием ординат объектов показан в приложении А. На нем показаны: пост ЭЦ, изолирующие стыки рельсовых цепей, светофоры, релейные шкафы, переезды, а также другие объекты и данные, необходимость нанесения которых диктуется более полной постановкой задачи по проектированию.

Станция со стороны перегонов ограждается мачтовыми входными светофорами, имеющими литеры - Н, Ч.

Для чётного и нечётного отправлений поездов со станции на прилегающие перегоны предусмотрены выходные светофоры.

Для маневровых передвижений по станции устанавливаем напротив изолирующих стыков, границах изолированных участков, маневровые карликовые двухзначные светофоры с литерными знаками М (маневровый) и номером по порядку. Нумерация начинается от входного светофора, со стороны перегона. Обозначение светофоров чётными цифрами производим для чётной горловины станции, а нечётными - для нечетной.

На плане проектируемой станции П все пути обезличены, то есть прием и отправление поездов может осуществляться в обоих направлениях.

Оборудование стрелок электроприводами. Стрелки на однониточном плане показаны в нормальном (плюсовом) положении. Нумерацию стрелок осуществляем арабскими цифрами со стороны прибытия нечетных и чётных поездов в порядке возрастания, начиная от границы станции в направлении поста ЭЦ (стрелки 1, 3, 5, …).

Стрелки оборудуются электроприводами типа ВСП-150 с электродвигателем МСТ-0,3 напряжением 190В (звезда).

Схема управления стрелочными приводами - семипроводная.

1.3 Маршрутизация передвижений и таблица зависимостей

Маршрутизированным называются передвижения, производимые по разрешающему показанию светофоров с соблюдением безопасности движения поездов. Маршрутизация необходимых маневровых и поездных передвижений производится на основании специализации путей и технологического процесса работы станций.

Различают маршруты приема и отправления поездов, их сквозного пропуска по станции, передачи из парка в парк и маневровые. 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.

Требования по безопасности движения поездов [1] сводятся к следующему:

- при не установленном маршруте стрелки должны быть свободны для перевода, а сигнальные приборы - находиться в запрещающем положении.

- открытие сигнала возможно только при готовом маршруте и свободном пути следования.

- при открытом сигнале должна быть исключена возможность перевода стрелки, входящей в маршрут. Освобождение её для перевода должно происходить только после фактического проследования по ней поезда.

Следовательно, органы и объекты управления на станциях находятся в определенных зависимостях друг от друга, которые выявляются в каждом конкретном случае при проектировании устройств централизации и излагаются в таблице зависимостей. Поездные маршруты в чётной горловине указаны в таблице 1.1



Таблица 1.1 ? Перечень поездных маршрутов в чётной горловине

	№ марш-рута	Наименование маршрута	Литера светофора	Стрелки
				2	6	8
От-правление	1	с 4 пути	Н4	-		+
	2	со 2 пути	Н2	-		-
	3	с I пути	НI	+	+
	4	с 3 пути	Н3		-	+
Приём	5	на 4 путь	Н4	-		+
	6	на 2 путь	Н2	-		-
	7	на I путь	НI	+	+
	8	на 3 путь	Н3		-	+

Маневровые маршруты в чётной горловине указаны в таблице 1.2.

Таблица 1.2 ? Перечень маневровых маршрутов в чётной горловине

По сигналу	№ марш-рута	Наименование маршрута	Стрелки
			2	6	8
М2	9	за Н4	-		+
	10	за Н2	-		-
	11	за НI	+	+
	12	за Н3	+	-

Поездные маршруты в нечётной горловине указаны в таблице 1.3.

Таблица 1.3 ? Перечень поездных маршрутов в нечётной горловине

	№ марш-рута	Наименование марш-рута	Литера светофора	Стрелки
				29	23/39	37	25/27	33
Отправление	13	с 4 пути	Ч4	+	-	-
	14	со 2 пути	Ч2		+	-
	15	с I пути	ЧI	+	-	-
	16	с 3 пути	Ч3			+	+	-
Приём	17	на 4 путь	Ч4	+	-	-
	18	на 2 путь	Ч2		+	-
	19	на I путь	ЧI	+	-	-
	20	на 3 путь	Ч3			+	+	-

Маневровые маршруты на станции П. в нечётной горловине указаны в таблице 1.4.

Таблица 1.4 ? Перечень маневровых маршрутов в нечётной горловине

По сигналу	№ маршрута	Наименование маршрута	Стрелки, определяющие направление маршрута
			11	13	21	25/27	29	33	37	23/39	35	41
М1	21	за ЧI				+		+	+
	22	за Ч2							-	+
	23	за Ч4					+		-	-
	24	за МП					-		-	-
	25	до М13				+		-	+
М11	26	за МП					-			+
	27	за Ч4					+			+
М13	28	за М17									+
М15	29	за М17										+
М17	30	за М1				+		-	+		+
МП	31	за М11					-			+
	32	за М1					-		-	-

1.4 Двухниточный план станции

Двухниточный план представляет собой схему станции, вычерченную с отображением обеих ниток путевых участков и стрелок (приложение Б). Разработка его велась в следующей последовательности.

Первоначально переносим путевое развитие станции с однониточного плана на двухниточный план станции.

Далее, все изостыки с однониточного плана переносим на двухниточный. Производим расстановку дополнительных изостыков, установленных по прямому пути или отклонению, для разделения изолированных участков [1].

Проектируем рельсовые цепи тональной частоты (ТРЦ). Для работы ТРЦ используются амплитудно-модулированные сигналы с несущими частотами 420, 480, 580, 720, 780 кГц и частотами модуляции 8, 12 кГц.

Защита смежных ТРЦ от взаимного влияния в случае короткого замыкания изолирующих стыков обеспечивается подключением у изолирующих стыков питающих и релейных концов рельсовых цепей с соблюдением требований таблицы 1.5.

В остальных случаях допускается возможность любого расположения концов смежных тональных рельсовых цепей любой длины (п/п, п/р, р/р). ТРЦ работающие на одной несущей частоте и частоте модуляции, должны разделяться между собой с помощью не менее 3-х пар изолирующих стыков или с выполнением следующих условий:

- при длине влияющей РЦ до 750 м суммарная длина разделяющих РЦ между питающим концом влияющей и приёмным концом подверженной влиянию РЦ, должна быть не менее 1750 м;

- при длине влияющей РЦ свыше 750 м суммарная длина разделяющих РЦ должна быть не менее 2000 м.

Если указанные условия не выполняются, то допускается две рельсовые цепи, работающие на одинаковых несущих и модулирующих частотах, разделять одной рельсовой цепью, имеющей отличные от разделяемых несущую частоту и частоту модуляции. При этом на разделяемых РЦ у изолирующих стыков, примыкающих к разделяющей, должны размещаться питающие концы [2].

Таблица 1.5 - Допустимые варианты подключения аппаратуры смежных ТРЦ

	Несущая частота fн генератора ТРЦ, Гц
	420	480	580	720	780
	Частота модуляции fм генератора ТРЦ, Гц
	8	12	8	12	8	12	8	12	8	12
Несущая частота fн генератора ТРЦ, Гц	420	Частота модуляции fм генератора ТРЦ, Гц	8	п/п*	п/п	п/п
			12	п/п	п/п*		п/п
	480		8	п/п		п/п	п/п
			12		п/п	п/п	п/п*
	580		8					п/п*	п/п
			12					п/п	п/п*
	720		8							п/п*	п/п	п/п
			12							п/п	п/п*		п/п
	780		8							п/п		п/п*	п/п
			12								п/п	п/п	п/п*

fн, fм - несущая частота и частота модуляции соответственно;

п/п - допускается совмещать питающие концы при любой длине смежных ТРЦ;

п/п* - допускается совмещать питающие концы, если разница в длинах смежных ТРЦ не превышает 150 м.

По обе стороны изостыков располагаем питающие, или релейные концы смежных рельсовых цепей. Это является дополнительным способом защиты от взаимного влияния при замыкании изостыков. Это также позволяет более экономно составить кабельную сеть и сократить количество трансформаторных ящиков (два питающих или два релейных конца РЦ в одном ящике). На главном пути станции питающие и релейные концы располагаются так, что кодирование РЦ в маршрутах отправления производится с питающего конца (при въезде состава на РЦ с релейного конца). Расстановка приборов РЦ (дроссель-трансформаторов, питающих и релейных трансформаторных ящиков) производим так, чтобы рамные рельсы всех стрелок обтекались сигнальным током. Обозначаем питающие концы ТРЦ _ буквой (Т), а релейные концы - буквой (Р). При отсутствии дроссель-трансформаторов ДТ-0,2 согласование питающих и приёмных концов ТРЦ с рельсовой линией осуществляется с помощью путевых трансформаторов ПТ типа ПОБС-2А с коэффициентом трансформации n = 38.

Организацию рельсовых цепей производим с учетом положения, что в одну стрелочную секцию включается не более трех одиночных стрелок.

Обозначаем электроприводы типа ВСП-150 со стрелочными коробками и расставляем номера стрелочных переводов. Нумерация начинается со стороны перегона.

В нечётной горловине станции схематично показываем переезд с автошлагбаумом. Показываем релейные и батарейный шкафы переезда.

На двухниточном плане показано:

- путевое развитие;

- пост ЭЦ;

- электрифицированные пути (электротяга постоянного тока 3 кВ);

- изолирующие стыки;

- рельсовые биметаллические соединители;

- стрелочные переводы, оборудованные электроприводами (ВСП-150);

- светофоры с обозначением сигнальных огней;

- шкафы релейные универсальные модернизированные (ШРУ-М);

- переезды с автоматическим шлагбаумом (ПАШ-1);

- аппаратура системы автоматического управления тормозами;

- путевые дроссель-трансформаторы (ДТ-0,2-500; ДТ-0,2-1000);

- трансформаторные и путевые ящики для размещения трансформаторов.

1.5 Преимущества устройств МПЦ по сравнению с ЭЦ релейного типа

Начало практических разработок отечественных микропроцессорных систем централизации стрелок и сигналов (МПЦ) относится к концу 80-х - началу 90-х годов прошлого столетия. К этому времени уже имелся опыт разработки отечественных микропроцессорных устройств диспетчерской централизации (ДЦ), автоматической локомотивной сигнализации и приборов безопасности (AJIC и ПБ).

К этому моменту были ясны преимущества микропроцессорных систем централизации стрелок и светофоров в сравнении с централизациями релейного типа, а именно:

более высокий уровень надёжности, за счёт дублирования многих узлов, в том числе центрального процессора, являющегося «сердцем» централизации, и обеспечения безопасности движения поездов, за счёт непрерывного обмена информацией между этим процессором и объектами управления и контроля;

возможность управления объектами многих станций и перегонов с одного рабочего места;

возможность интеграции управления перегонными устройствами СЦБ и приборами обеспечения безопасности в одном станционном процессорном устройстве;

расширенный набор технологических функций, включая замыкание маршрута без открытия светофора, блокировку стрелок в требуемом положении, запрещающих показаний светофоров, изолированных секций для исключения задания маршрута и другие;

повышенная информативность для эксплуатационного и технического персонала о состоянии устройств СЦБ на станции, с возможностью передачи этой и другой информации в региональный центр управления перевозками;

- возможность централизованного и децентрализованного размещения объектных контроллеров для управления станционными и перегонными объектами. Децентрализованное размещение объектных контроллеров позволяет значительно снизить удельную норму расхода кабеля на одну централизуемую стрелку;

сравнительно простая стыковка с системами более высокого уровня управления;

возможность непрерывного архивирования действий эксплуатационного персонала по управлению объектами и всей поездной ситуации на станциях и перегонах;

встроенный диагностический контроль состояния аппаратных средств централизации и объектов управления и контроля;

возможность регистрации номеров поездов, следующих по станциям и перегонам, а также всех отказов объектов управления;

значительно меньшие габариты оборудования и, как следствие, в три - четыре раза меньший объём помещений для его размещения, что позволяет производить замену централизаций устаревшего типа без строительства новых постов ЭЦ;

значительно меньший объём строительно-монтажных работ;

удобная технология проверки зависимостей без монтажа макета за счёт использования специализированных отладочных средств;

сокращение времени прекращения действия станционных и перегонных устройств в случаях изменения путевого развития станции и связанных с этим зависимостей между стрелками и сигналами;

использование в качестве среды передачи информации от устройств управления к управляемым объектам и наоборот не только кабелей с медными жилами, но и волоконно-оптических кабелей;

возможность получения из архива параметров работы напольных устройств СЦБ для последующего прогнозирования их состояния или планирования проведения ремонта и регулировки, не допуская полных отказов в работе этих устройств;

снижение эксплуатационных затрат за счёт уменьшения энергоёмкости системы, сокращения (примерно на порядок) количества реле электромагнитного типа, внутрипостовых кабелей, применения современных необслуживаемых источников питания, исключения из эксплуатации громоздких пультов и манипуляторов управления с большим числом рукояток и кнопок механического действия и др.

В централизации релейного типа всегда присутствует опасность неприятных последствий, связанных с возможностью перепутывания проводов или контактов блоков и реле при проведении работ с отключением монтажа. Результаты для безопасности движения поездов в таких ситуациях могут быть самыми плачевными. Существует и опасность сознательной подпитки отдельных приборов, установки перемычек на контактах реле и блоков, дачи ложного контроля положения объектов СЦБ. Как правило, это делается в ситуациях, связанных с возможными задержками поездов или по причине разгильдяйства, когда отыскание истинной причины отказа откладывается "на потом", а путем установки перемычек производится временная "настройка" системы с нарушением алгоритмов проверки безопасности движения.

В централизации компьютерного типа описанные действия обслуживающего персонала практически невозможны, т.к. количество релейных элементов в ней в десятки раз меньше и, кроме того, осуществляется логический контроль их работы. Действия дежурного по станции и обслуживающего персонала протоколируются и хранятся в памяти в течение заданного периода времени.

В централизации релейного типа имеется значительное количество элементов, отказ которых приводит к выходу из строя практически всей системы. Попытки осуществить дублирование или резервирование таких элементов существенных положительных результатов не дали. Из-за периодически возникающих перенапряжений нередко происходят пожары в релейных помещениях. Повреждения кабельных магистралей, в том числе и по причинам попадания в них токов тяговой электросети, приводят к длительным срокам восстановления действия централизации.

Централизация компьютерного типа в этом отношении обладает более высокими показателями надежности. Главным образом - за счет использования возможностей электронных технологий и устройства 100% горячего резерва практически всех составных элементов. Кабельное соединение центрального процессора и объектных контроллеров может быть выполнено по кольцевой схеме. При такой схеме соединения обрыв кабеля в одном месте не приводит к отказу централизации.

Кроме того, для устройства кольцевой схемы соединения может быть использован волоконно-оптический кабель, применение которого исключит все электромагнитные влияния от контактной сети и линий электропередач. Использование волоконно-оптического кабеля без металлических элементов обезопасит централизацию от возгорания кабельной магистрали в случае соединения ее с тяговой электросетью. Наличие мощной системы самодиагностики позволяет выявлять предотказное состояние элементов централизации, контролировать все отказы с выводом их на экран рабочего места электромеханика.

Централизация релейного типа требует более высоких материальных и трудовых затрат на ее эксплуатацию. Прежде всего это связано с наличием большого количества реле (более 100 реле на одну стрелку), которые подвергаются проверке перед вводом в действие централизации и периодической проверке и ремонту в процессе эксплуатации, а также обслуживанием пульта управления, табло и магистральной кабельной сети со всеми сопутствующими конструктивами (кроссом, муфтами, кабельными колодцами, нишами и т.д.) [3]. Следует иметь в виду и преимущества, предоставляемые централизацией компьютерного типа при внедрении информационных технологий в перевозочный процесс и управление работой структурных подразделений железнодорожного транспорта. Централизация компьютерного типа служит удобным связующим звеном между первичными источниками получения информации (подвижным составом, объектами СЦБ и др.) и системами управления перевозочным процессом более высокого уровня. Она позволяет довольно простым способом осуществить их увязку без дополнительных надстроек, что невозможно сделать при использовании централизации релейного типа.

Создание централизации компьютерного типа можно вести без строительства помещений для размещения постовых устройств централизации. Для этого используются подсобные помещения существующих постов или приспосабливаются помещения других служебно-технических зданий. Это качество является очень ценным при проведении модернизации централизации релейного типа. Значительно снижается стоимость и сроки строительно-монтажных работ из-за сокращения количества реле, штативов и кабеля, а также пуско-наладочных работ из-за отсутствия необходимости прозвонки монтажа, изготовления и установки громоздких макетов и многого другого. 

2. Техническое обеспечение ЭЦ

2.1 Функциональная структура «Ebilock-950»

«Ebilock-950» («Бомбардье Транспортейшн («Сигнал»)») предназначена для автоматизации задания маршрутов, управления и контроля объектами на станции. «Ebilock-950» обладает рядом преимуществ по сравнению с централизацией релейного типа. Она более надежна, функциональна, информативна, проста в эксплуатации и более рентабельна.

Микропроцессорная централизация МПЦ «Ebilock-950» строится по трехуровневой структуре, где верхний уровень - это управляющая и контролирующая система, которая состоит из автоматизированного рабочего места дежурного по станции (АРМ ДСП), электромеханика (АРМ ШН), пункта технического обслуживания вагонов (АРМ ПТО), оператора местного управления стрелками. Ко второму уровню относятся: центральная система обработки зависимостей централизации (центральное процессорное устройство) и система объектных контроллеров. Третий уровень включает управляемые и контролируемые объекты СЦБ (стрелочные электроприводы, светофоры, переезды, рельсовые цепи и др.) [4].

Структурная система МПЦ приведена в приложении В.

Центральный компьютер, безопасным способом осуществляет все взаимозависимости, принятые для электрических централизации стрелок и сигналов. Он также поддерживает связь с системами управления и наблюдения (АРМ ДСП и АРМ ШН) и системой объектных контроллеров, которые позволяют взаимодействовать с отечественными рельсовыми цепями, сигналами, электроприводами, реле и выполнять «увязку» со всеми существующими системами автоблокировки, переездной сигнализацией и другими системами. Связь центрального компьютера с объектными контроллерами осуществляется по четырёхпроводному кабелю через модемы и концентраторы.

Для всех операторов системы (ДСП, ШН и т.д.) создается универсальное программное обеспечение (ПО), в котором имеется возможность включения и выключения необходимых и дополнительных функций управления и контроля для конкретного рабочего места.

Использование новой элементной базы и современных принципов построения позволило реализовать некоторые дополнительные функции, в число которых входит возможность фиксации и длительного хранения информации о любых изменениях, происходивших с системой, и воздействиях оперативного персонала. Другими словами, МПЦ «Ebilock-950» позволяет протоколировать действия персонала, работу системы управления и исполнительных устройств (функция чёрного ящика).

В настоящее время возможность протоколирования информации - это обязательное требование ко всем новым системам управления и контроля, в том числе отвечающим за безопасность перевозочного процесса. Необходимость эта обусловлена тем, что использование результатов анализа протоколов микропроцессорных и релейно-процессорных централизаций существенно упрощает расследование причин крушений, аварий и случаев брака, в том числе брака особого учёта.

Как показывает практика, в этих случаях существует необходимость в информации о: поездной ситуации, которая предшествовала аварии; состоянии объектов управления и контроля (стрелки, участки путевого развития, другие напольные объекты); действиях оператора; приказах на управление объектами, формируемых системой.

Эта информация содержится в протоколах МПЦ «Ebilock-950». Кроме того, имеется информация о состоянии самой МПЦ и АРМов, включая данные о выполняемых в данный момент действиях, режимах работы АРМов и их работоспособности, действиях операторов АРМов в соответствии со сложившейся обстановкой.

Протоколы в МПЦ «Ebilock-950» представляют собой базу данных, в которой содержится последовательность записей об изменении состояний объектов контроля и управления. Протоколы хранятся в двух файлах, имеющие разные форматы.

Отдельный случай - протоколирование данных о результатах самодиагностики АРМа. Из-за особенности временной диаграммы рабочего цикла АРМа, информация о работе подсистемы самодиагностики должна заноситься в протокол не в текущем, а в следующем рабочем цикле. Однако такой режим работы не приводит к потере информации, т.к. в случае, когда какие-либо тесты не проходят в процессе тестирования подсистем компьютера АРМа, то происходит выключение данного компьютера. При отключении компьютера одним из этапов является вызов процедуры протоколирования с целью сохранения всех возможных данных о работе компьютера, его «посмертного» дампа (слепок, отпечаток) информации.

Протоколирование результатов работы системы и действий оператора осуществляется в течение смены непрерывно и архивируется на жестких дисках АРМ ДСП (сохраняется не менее одного года). Протоколирование результатов работы центрального компьютера также осуществляется за всю смену и архивируется на жестких дисках центрального компьютера. Объем сохраняемой информации зависит от системных на -строек и от свободного пространства на жестком диске.

Имеется возможность хранения протоколов на гибких магнитных дисках или других носителях. Существует возможность просмотра протокола на мониторе и его распечатка. Специализированная программа просмотра протоколов входит в пакет ПО, поставляемое вместе с системой. В настоящее время анализ протоколов в МПЦ «Ebilock-950» осуществляется человеком без помощи специальных программных средств. Для просмотра и анализа протокола работы МПЦ необходимо использовать отдельный комплекс технических средств или АРМ, свободный в данный момент от выполнения своих основных функций.

Для работы с протоколом системы требуется следующий обязательный набор технических средств: а) отдельное рабочее место на базе персонального компьютера или АРМ; б) программное обеспечение для восстановления первоначального вида протокола работы АРМа и системы МПЦ из архива, хранящегося на гибких дисках; в) ПО для просмотра текстовых файлов.

Кроме этого может использоваться программа-имитатор напольных устройств станции и системы МПЦ, которая при вводе в АРМ файла протокола дает наглядное представление о поездном положении, состоянии объектов контроля и управления на станции и состоянии системы МПЦ на момент ведения данного протокола работы комплекса.

Для более эффективного просмотра и анализа протоков в пакет ПО, поставляемого вместе с системой, входит программа фильтрации протоколов.

Программа фильтрации протоколов позволяет осуществлять выборку данных за определенный период, (по одному или нескольким параметрам, названию объекта и его состоянию, авариям и отказам и по другим параметрам). Интерфейс программы фильтрации эргономичен при работе с ним.

По сравнению с аналогичными системами других разработчиков система «Ebilock-950» имеет возможность идентификации пользователей. Каждый пользователь системы имеет индивидуальный пароль, поэтому не составляет труда определить, кто из оперативного персонала работал с системой или протоколами. Другими словами файлы, содержащие протоколы, защищены от удаления и корректировки ограничением количества пользователей системы, кроме случаев удаления информации с истекшим сроком хранения.

На основе информации протоколов МПЦ «Ebilock-950» можно проанализировать корректность выполнения системой алгоритмов работы электрической централизации. Данные, сохраняемые в протоколе работы АРМа, обеспечивают возможность последующего анализа и разбора поездной обстановки, работы устройств контроля и управления на станции, работы системы МПЦ и самого АРМа, а также действий оператора в сложившихся условиях.

По архиву можно определить ряд важных параметров работы напольных устройств сигнализации, централизации и блокировки, например, время перевода стрелки из одного положения в другое, замедления перекрытия светофора с разрешающего показания на запрещающее, размыкания секций после проследования поезда и другое.

Кроме того, имея такого рода информацию, можно осуществлять сбор статистики, связанной с: надежностью как самой системы, так и отдельных узлов и компонентов (число отказов, наработка на отказ, интенсивность опасных отказов и т.д.); поездной ситуацией (количество пар поездов в сутки, информация о маневровой работе, простоях и задержках поездов и т.д.).

После анализа протоколов можно сделать вывод об эффективности действий оператора в различных ситуациях и дать рекомендации, направленные на увеличение эффективности его деятельности. Кроме того, наличие протоколов позволяет использовать их при проведении сертификационных работ по оценке корректности прикладных алгоритмов систем и проверке безопасности их работы на этапах опытной и постоянной эксплуатации.

К недостаткам организации протоколирования в микропроцессорной централизации «Ebilock-950» можно отнести следующее.

Ведение и хранение протокола (нерезервируемого и основного) на персональной ЭВМ АРМа МПЦ может привести к потере информации в случае выхода из строя жесткого диска машины. При этом восстанавливать данные придется из протокола центрального компьютера, который для этого не предназначен.

Наличие двух файлов протоколов (к тому же разного вида) осложняет процедуру обработки их программными средствами.

Необходимость использования отдельного комплекса технических средств или АРМ-МПЦ, свободного в данный момент от выполнения своих основных функций, также осложняет процесс просмотра и анализа протокола работы МПЦ. Функциональное построение аппаратных средств центральной системы централизации показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Функциональное построение аппаратных средств центральной системы централизации

В целом, подсистема протоколирования в системе МПЦ «Ebilock-950» имеет как положительные, так и отрицательные стороны и не лишена недостатков. Некоторые особенности подсистемы протоколирования в системе «Ebilock-950» можно использовать при разработке требований к подсистемам протоколирования в компьютерных системах железнодорожной автоматики и телемеханики [3]. Структура системы Ebilock показана на рисунке 2.2.



Рисунок 2.2 - Система Ebilock 950

Платформа является избыточной системой, состоящей из двух устройств обработки зависимостей (IPU - Interlocking Processing Unit) (дублированная системная конфигурация), которые распределяют несколько общих каналов связи. Такая избыточная конфигурация гарантирует высокую готовность одного из двух устройств обработки зависимостей при сбое. Система программного обеспечения поддерживает требуемые функции, управляет аппаратными средствами, обеспечивает синхронизацию и доступ к портам связи.

Посредством программного управления работающая система может посылать обновленную информацию по прямому высокоскоростному каналу в соответствующее обрабатывающее устройство системы, находящейся в горячем резерве.

Системная платформа состоит из двух идентичных синхронизированных систем, одна из которых работает как нормальная система (в режиме online), а вторая работает в фоновом режиме (горячий резерв). Система, работающая в горячем резерве, не оказывает влияния на функции работающей в режиме on-line системы, но данные ее постоянно обновляются прикладным программным обеспечением системы, работающей в режиме on-line. Система, работающая в горячем резерве, может перейти в режим on-line в случае отказа (сбоя) системы, работавшей в режиме on-line.

Каждое из устройств обработки зависимостей имеет переднюю панель с переключателями ручного управления и асинхронный последовательный канал для интерфейса с АРМом электромеханика (FEU) [3].

Платформа имеет файловую систему на диске для программной загрузки, протоколирования событий и дампов памяти после системного сбоя.

Каждое устройство обработки зависимостей (IPU) использует свою собственную подсистему связи, подключенную к общему связевому модулю, для обеспечения связи с концентраторными петлями связи в количестве от одной до двенадцати, и с двумя независимыми системами управления и отображения (АРМами).

2.2 Программное обеспечение централизации «Ebilock-950»

Функциональное построение программного обеспечения системы показано на рису...