Микропроцессорные информационно-управляющие системы

Применение МСУД позволит:

существенно сократить номенклатуру локомотивного оборудования с одновременной его унификацией для различных типов и серий;

повысить технический уровень оснащенности локомотивов за счет применения современных средств микропроцессорной техники;

применить перспективные структурные решения, позволяющие совместить функции управления и диагностики, реализовать модульные принципы построения локомотивов;

реализовать новые, более совершенные алгоритмы управления, регулирования и диагностики оборудования локомотивов.

Учеными и специалистами Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий (ОЦВ), ВНИИЖТа, МИИТа и предприятий ОАО «РЖД» разработан комплекс интеллектуальных систем автоматизированного управления движением пригородных, пассажирских и грузовых поездов. Основой таких систем является бортовая унифицированная микропроцессорная система ведения поезда. Она представляет собой сложный аппаратно-программный комплекс, построенный по модульному принципу и обеспечивающий автоматизированное энергооптимальное управление режимами движения (тяга, переход на выбег, повторное включение тяги или торможение и т.д.) на основе оптимальных расчетов в реальном времени. Система позволяет с высокой точностью выполнять график движения, выбирать рациональные с позиций экономии электроэнергии и выполнения требований безопасности режимы движения и тем самым облегчает труд машиниста.

Органичной составной частью системы автоведения является регистратор параметров движения и автоведения (РПДА), специально разработанный для измерения и регистрации во время поездки данных о 38 параметрах движения и управления локомотивом. Собранная информация сохраняется на съемном накопителе. Ее обработка производится на автоматизированном рабочем месте (АРМ РПДА), поставляемом в локомотивные депо при внедрении системы в эксплуатацию. Анализ расшифрованных данных позволяет диагностировать техническое состояние локомотива, оценивать результаты поездки, действия машиниста, принимать решения по устранению недостатков, совершенствованию расписания движения, проведению необходимых ремонтов и т.п.

В настоящее время системой автоведения оборудован практически весь парк электропоездов и более 1000 электровозов, а регистратором параметров движения - около 1000 электропоездов и столько же локомотивов. Комплексы систем автоведения и РПДА можно внедрять на всех типах электровозов постоянного и переменного тока, а также на дизель-поездах.

Полученные результаты применения систем автоведения и РПДА стали основой дальнейшего развития новых технологий и интеллектуальных устройств автоматизированного управления движением поездов. Так, в 2002 году был разработан и передан в эксплуатацию на Московскую железную дорогу речевой информатор для оповещения пассажиров на платформе непосредственно с прибывающего электропоезда (РИДОП) о пути прибытия, маршруте следования и остановках. Это устройство повышает качество обслуживания и уровень безопасности движения; сегодня оно внедряется и на других железных дорогах.

Применение систем автоведения, а также разработка системного интерфейса, обеспечивающего сопряжение существующих локомотивных устройств безопасности, позволили создать единую комплексную систему управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе (ЕКС). Эта система объединяет и органически увязывает функционирование автоведения (УСАВП), системы автоматического управления торможением поезда (САУТ), комплексного локомотивного устройства безопасности (КЛУБ) и телемеханической системы контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) (рис. 3.6).

Рис. 3.6 Структура ЕКС

Опыт эксплуатации ЕКС подтвердил эффективность комплексного использования приборов автоведения и безопасности, интегрированных в единую систему автоматизированного управления поездом, обеспечивающую безопасность движения и предупреждение возможных ошибок машиниста. Система не допускает опасных режимов ведения поезда, исключает использование тягового и тормозного оборудования локомотивов с запредельными нагрузками. ЕКС предназначена для установки на всех сериях электровозов и электропоездов. Она допускает возможность наращивания и других функций, повышающих эффективность эксплуатации локомотивов и уровня их технического состояния.

В серийный ряд микропроцессорных систем автоведения входит также разработанная коллективом ученых ВНИИЖТа и специалистов ОЦВ интеллектуальная система автоматизированного вождения соединенных поездов с распределенной тягой по длине состава (ИСАВП-РТ). Она позволяет одновременно управлять распределенными в поезде локомотивами (двумя и более). С 2004 года Отраслевой центр совместно с железными дорогами приступил к внедрению в эксплуатацию этих систем. Их функциональные возможности обеспечивают безопасное вождение поездов с массой до 18 тыс. т и длиной до 780 осей. Особенно эффективны эти системы будут на тех направлениях, где исчерпаны резервы пропускной способности и грузовые перевозки целесообразно осуществлять соединенными поездами, а также при наличии «окон» в период путевых ремонтных работ. Интеллектуальные системы автоматизированного управления движением поезда входят в состав унифицированного комплекса кабины машиниста (УНИКАМ), который также разработан в ОЦВ. Им в настоящее время оборудовано более 100 электровозов ЧС2К и ВЛ10М. Комплекс объединяет эргономичный пульт с многофункциональным цветным монитором, приборы безопасности САУТ и КЛУБ, а также системы ТСКБМ, автоведения и РПДА. Дополнительно, в зависимости от серии и назначения локомотива, в состав УНИКАМ могут входить системы управления тяговым приводом (пассажирские электровозы постоянного тока), компенсаторы реактивной мощности и системы ИСАВПРТ (грузовые электровозы переменного тока) и т.д. Унифицированные технические решения позволяют внедрять комплекс практически на всех сериях локомотивов сети и на вновь создаваемом тяговом подвижном составе. УНИКАМ может интегрировать функциональные возможности всех входящих в него систем, что существенно улучшает условия работы машиниста.

Интеллектуальный комплекс позволяет перейти к существенно новым технологиям управления подвижным составом, свести к минимуму негативное влияние человеческого фактора, повысить эффективность и экономичность управления, эксплуатационную надежность тягового подвижного состава, безопасность поездной работы, а также решать вопросы, связанные с кадровым дефицитом машинистов и их помощников, уже в ближайшее время.

Новые технологии вождения поездов позволяют наращивать провозную способность железных дорог и получать экономию энергоресурсов на тяге поездов от 5 до 15%, значительно облегчают труд машинистов, повышают безопасность движения, открывают пути инновационного развития отрасли. Значимость новых технологий вождения поездов весьма высока. Годовой экономический эффект только за счёт экономии электроэнергии составил за 2004-2005 годы более 140 млн. рублей.

Для управления станционной работой на сортировочных станциях используются локальные системы, каждая из которых территориально связана с определенной зоной своей ответственности. Например, локальные информационно-управляющие комплексы парков приема (ЛИУК-ПП), формирования (ЛИУК-ПФ), отправления (ЛИУК-ПО) и сортировочной горки (КГМ). Совместно с системой верхнего информационно-планирующего уровня локальные информационно-управляющие комплексы представляют собой не что иное, как комплексную систему автоматизированного управления работой сортировочной станции КСАУ СС.

По мере развития микропроцессорной техники и компьютерных технологий расширялись функции горочного комплекса, унифицировалось программное и информационное обеспечение. На рис. 3.7 представлена структурная схема горочного комплекса, входящего в систему КСАУ СС и эксплуатируемого в настоящее время на ряде крупных сортировочных узлах (ст. Бекасово - Сортировочное, ст. Красноярск - Восточный и др.).

Рис. 3.7 Структурная схема горочного комплекса в составе КСАУ СС

Горочный комплекс состоит из ряда локальных подсистем:

микропроцессорная ГАЦ с ведением накопления вагонов в сортировочном парке (ГАЦ МН);

горочная локомотивная сигнализация с передачей информации по радиоканалу и телеуправлением горочными локомотивами (ГАЛС Р);

подсистема автоматизированного регулирования скорости скатывания отцепов и управления прицельным торможением (УУПТ) с функциями контроля и диагностики процесса торможения (СКДТ);

контрольно-диагностический комплекс станционных устройств горочной зоны (КДК СУ ГАЦ);

комплексная система автоматизированного управления компрессорной станцией (КСАУ КС);

комплекс технических средств оперативно-диспетчерского управления сортировочной горкой (КТС-ОДУ-СГ).

Каждая подсистема состоит из постового и напольного оборудования. К напольному оборудованию относятся рельсовые цепи, счетчики осей, скоростемеры, весомеры, датчики свободности стрелочных участков, стрелочные электроприводы и вагонные замедлители. К постовому оборудованию относятся:

управляющий вычислительный комплекс (УВК), состоящий из промышленных компьютеров ГАЦ-МН, УУПТ и КДК;

АРМы обслуживающего персонала (АРМ ЩНСГ) и оперативно-диспетчерского персонала (АРМ ДСПГ и АРМ горочных операторов);

серверное оборудование, предназначенное для связи с системами информационно-планирующего уровня сортировочной станции и передачи информации о работе горочного комплекса в корпоративную сеть передачи информации.

Высокая перерабатывающая способность горок сетевых сортировочных станций потребовала создания высоконадежных комплексов горочной автоматики со встроенными средствами диагностики напольных устройств и самодиагностики УВК. Для обеспечения непрерывности управления в подсистемах ГАЦ МН и УУПТ использован УВК с нагруженным резервом.

Аппаратура УВК строится на базе IBM-совместимых промышленных компьютеров из состава комплекта микропроцессорных средств для индустриальных, бортовых и встроенных систем управления, контроля и сбора данных.

На АРМы ДСПГ и горочных операторов в реальном масштабе времени передается информация о ходе роспуска, основные параметры отцепов: поосное распределение весовой нагрузки в каждом вагоне, маршрут и количество вагонов в отцепе, а также рекомендуемые и текущие скорости движения отцепов на тормозных позициях.

Для решения задачи автоматизированного регулирования скорости скатывания отцепов в подсистеме УУПТ ведется непрерывная модель движения отцепов на спускной части горки и на путях сортировочного парка в зоне действия аппаратуры КЗП.

С целью повышения безопасности расформирования составов и обеспечения эффективности управления технологическими процессами на сортировочной станции Ростовский филиал ВНИИАС МПС разработал и внедряет на сортировочных горках в составе КДК СУ ГАЦ систему поддержки принятия решений (СППР КДК СУ). Эта система обеспечивает обработку первичной информации, поступающей из подсистем горочного комплекса (комплексной системы автоматизированного управления сортировочным процессом КСАУ СП), и формирует предложения и рекомендации по оптимизации проведения технического обслуживания и ремонта контролируемых горочных устройств с возможностью передачи полученных данных в корпоративную сеть ОАО «РЖД».

При комплексной автоматизации станционной работы на сортировочных станциях важную роль играет идентификация подвижного состава, которая заключается в считывании инвентарных номеров вагонов, прибывающих на станцию в составе грузового поезда, предназначенного для расформирования, а также в считывании номера поездного локомотива, доставившего состав на станцию. Полная автоматизация процесса идентификации подвижного состава позволила бы исключить непроизводительный труд операторов-технологов по ручному вводу необходимой информации о подвижном составе в информационно-планирующую систему, ускорила бы процесс полготовки поездных документов и сократила бы число возможных ошибок при вводе информации.

В настоящее время на многих сортировочных горках считывание номеров вагонов осуществляется визуально операторами технической конторы при входе поезда на станцию, в связи с чем, поезд должен резко снижать скорость входа на станцию, что часто приводит к задержке других поездов, следующих на сортировочную станцию. С целью снятия ограничения по скорости входа грузовых поездов на станцию в последнее время на ряде сортировочных горках стало применяться телевидение («техническое зрение») с использованием железнодорожной телевизионной установки ЖТУ-3, в которой применяется последовательная развертка, а изображение раскладывается на 312 строк и передается со скоростью 50 кадров в секунду. Считывание номеров вагонов прибывающих поездов производится с использованием магнитофонной записи изображения движущихся вагонов, которая впоследствии просматривается на уменьшенной скорости операторами технической конторы. Телевизионные системы применяются также для обзора территории парков сортировочной станции и контроля над ходом работ в зоне ограниченной площади, при этом передающую трубку можно поворачивать на угол 210о по горизонтали и на 50о - по вертикали.

Для автоматической идентификации номера локомотива разработана система «Пальма», которая предусматривает оснащение поездных локомотивов грузовых поездов пассивными кодовыми бортовыми датчиками (КБД-2) и установку на путях парка прибытия считывающих устройств (ПСЧ), облучающих КБД и воспринимающих их отраженные сигналы. Использование кодовых бортовых датчиков КБД-3 позволяет осуществлять идентификацию номера локомотива в привязке к номеру/индексу поезда и данным о локомотивной бригаде.

Принцип действия системы «Пальма» похож на принцип действия радара. Датчик КБД не содержит компонентов для генерации СВЧ-сигнала. Он функционирует как отражатель, модулируя отраженный сигнал. Облучающая считывающая аппаратура включается только при наличии поезда в зоне действия пункта считывания (ПСЧ).

Антенна ПСЧ имеет узкую диаграмму направленности, развернутую в сторону проезжающего подвижного состава, оснащенного кодовым бортовым датчиком.

Для автоматизации контроля состояния подвижного состава в части автосцепного механизма вагонов предусматривается использование аппаратуры оптоэлектронной системы «Сакма».

Одним из прогрессивных направлений автоматизации станционных процессов сортировочной станции является комплексная автоматизация, основой которой является интегрированная система АСТРА-СС.

На рис. 3.8 представлена структурная схема системы АСТРА-СС. Система состоит из трех взаимодействующих уровней: информационно-планирующего, горочной автоматики (уровня исполнительских процессов) и автоматического сбора информации о состоянии подвижных объектов и их идентификации.

Рис. 3.8 Структурная схема системы АСТРА-СС

Основой информационно-планирующего уровня является многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК), на который замыкается работа АРМов различных пользователей, которые используются для документального оформления технологических операций сортировочной станции. На этот комплекс работают и носимые терминалы (например, составителей поездов). Таким образом, в МВК создается динамическая информационная модель сортировочной станции, в которую включаются также данные о техническом и коммерческом состоянии вагонов.

Система предназначена для комплексной автоматизации управления сетевой сортировочной станцией, включая ее основные производственно-технические подсистемы:

обработка транзитного вагонопотока;

организация местной работы;

организация документооборота;

организация оборота локомотивов и локомотивных бригад;

обеспечение функционирования систем управления перевозками верхнего уровня;

анализа производственно-финансовой деятельности сортировочной станции.

Особенностью системы является использование единой для всех функциональных рабочих мест базы данных, централизованной ведущейся в сервере системы с помощью программных средств реляционной СУБД.

В состав АСТРА-СС входят следующие основные аппаратно-программные комплексы:

расформирования/формирования составов;

управления местной работой;

управления маневровыми локомотивами;

дистанционного контроля подвижных объектов;

технического и коммерческого осмотра вагонов.

Система предусматривает автоматизацию функций оперативных работников станции, обеспечивающих непосредственный контроль и учет работы основных эксплуатационных объектов управления, и функций руководства и сменных командиров станций, обеспечивающих планирование, управление, а также анализ и контроль результатов работы станций. Автоматизируются также функции эксплуатационного персонала, обслуживающего технические средства системы:

работники информационно-вычислительного центра (ИВЦ) станции:

электромеханики ЭЦ, ГАЦ, замедлителей, компрессорных станций, аппаратуры технической диагностики подвижного состава, телевизионных систем контроля и считывания, устройств закрепления и пневмопочты.

Осуществление взаимосвязи информационно-планирующей системы с системами реализации исполнительских процессов и автоматического сбора информации осуществляется через межсистемные шлюзы А и Б, основные функции которых заключаются в формировании согласованных сообщений серверу ОЦ (опорного центра) на основании анализа и логического преобразования информации, полученной различными устройствами автоматики, и в передаче директив и программы работы для подсистем управления исполнительскими процессами.

Путем автоматического съема и обработки информации с устройств горочной автоматики (ГАЛС, ГПЗУ, ГАЦ, АРС, МАЛС и т.д.) реализуется отслеживание перемещения подвижных объектов в пределах станции.

В функции подсистемы дистанционного контроля подвижных объектов системы АСТРА-СС входят;

телевизионное считывание номеров вагонов, контроля состояния вагонов и грузов («техническое зрение»);

автоматическая идентификация подвижных объектов посредством применения САИД «Пальма»;

счет осей подвижного состава;

обнаружение перегретых буксовых узлов, параметров колесных пар и автосцепок;

взвешивание подвижного состава;

определение габаритности подвижного состава.

Маневровые локомотивы, работающие в парках приема и отправления станции, оборудуются системой горочной локомотивной сигнализацией с телеуправлением локомотивом и передачей информации по радиоканалу (ГАЛС Р). Работа радиоканала организована по асинхронному протоколу и обеспечивается в радиусе до 5 км от центра управления. Цикл обмена при одновременной работе 10 локомотивов осуществляется за 1 с.

На локомотив передается задание по скорости роспуска состава, надвигаемого на горку. Эта скорость рассчитывается горочным программно-задающим устройством ГПЗУ на основе сортировочного листка из ИПУ-СС, который предварительно корректируется ДСПГ на своем АРМе.

Соответствие фактического количества вагонов заданному в процессе роспуска состава проверяется на контрольном участке с помощью путевых датчиков счета осей и радиотехнического датчика РТД-С, фиксирующего конец отцепа.

Горочные рельсовые цепи используются только на стрелках спускной части горки и дополнены индуктивно-проводными датчиками ИПД, которые защищают от ложной свободности стрелки при проходе длиннобазных вагонов.

Для управления замедлителями тормозных позиций в подсистеме АРС используется общая с подсистемой ГАЦ динамическая модель скатывания отцепов, которая базируется на геометрических размерах вагонов, определяемых по их инвентарным номерам, и результатах поосного взвешивания отцепов на весомерном участке, расположенным перед головной стрелкой.

Модели маршрутов движения отцепов содержат параметры элементов профиля, координаты размещения напольного оборудования. На основе динамической модели определяются ходовые свойства и прогнозируются траектории движения в процессе скатывания отцепов.

В подсистеме АРС используются модули управления замедлителями МУЗ, которые обеспечивают прямое управление соленоидами оттормаживания (ОТ) и торможения (Т) с применением обратной связи по электронному датчику давления, устанавливаемому непосредственно в тормозном цилиндре замедлителя.

Система КЗП с использованием индуктивно-проводных датчиков ИПД отслеживает движение каждого отцепа до точки соударения со стоящими на пути вагонами. Она позволяет определять не только длину свободной части пути, но и «окна» между отцепами.

Счетчики осей спускной части горки обеспечивают контроль за маневровыми передвижениями и регистрацию всех перестановок вагонов с последующей оперативной передачей данных в ИПУ-СС.

Взаимодействие подсистем ГАЛС, ГАЦ и АРС исключает возможность задания маршрута роспуска на занятый горочным локомотивом путь, торможение маневрового локомотива в замедлителях, взрез стрелки при пошерстном движении локомотива, задание маневрового маршрута с угрозой бокового удара из-за несоблюдения габарита, установку враждебных маршрутов при параллельном роспуске и маневрах.

Контрольно-диагностический комплекс КДК регистрирует отказы аппаратуры, напольного оборудования и программного обеспечения, выявляет предотказное состояние устройств, формирует и архивирует протоколы работы подсистем. Результаты КДК выдаются на рабочее место электромеханика и транслируются диспетчеру дистанции СЦБ.

Система САУ КС обеспечивает автоматическое поддержание давления в пневмосети при минимальном числе работающих компрессоров и равномерной их загрузке.

Система АСТРА-СС в увязке с комплексом горочных устройств автоматики и идентификации подвижного состава является важнейшей частью автоматизированных систем управления для опорных центров управления перевозками АСУ-ОП.

3.3 Автоматизированные системы диспетчерского контроля

Устройства диспетчерского контроля (ДК) применяются на железных дорогах России с середины ХХ века. В соответствии с нормативными документами железнодорожного транспорта устройства ДК должны предоставлять поездному диспетчеру информацию о свободности или занятости блок -участков на перегонах, главных и приемоотправочных путей на промежуточных станциях, а также о показаниях проходных, входных и выходных светофоров. Кроме того, устройства ДК выполняют функции контроля технического состояния устройств автоматики на перегонах и станциях.

Системы ДК представляют собой средства контроля, в них не реализуются функции управления. Поэтому на станциях участка сохраняется автономное управление, а диспетчерское руководство реализуется путем передачи команд от поездного диспетчера дежурным по станциям по телефонному каналу связи. Это дает некоторое повышение эффективности работы участка, но не приводит к сокращению эксплуатационного персонала.

На железных дорогах применялись устройства ДК типа ДК-ЦНИИ (1949 г.), БДК-ЦНИИ (1957 г.), с 1966 года практически на всех участках, оборудованных автоблокировкой, применялась система частотного диспетчерского контроля ЧДК. В настоящее время для применения рекомендованы компьютерные системы АПК-ДК и АСДК.

В последние годы на сети железных дорог России проводится внедрение автоматизированных дорожных центров диспетчерского управления (АДЦУ), основанных на системах диспетчерской централизации (ДЦ). При этом определилась новая область применения систем ДК: сбор информации, отсутствующей в ДЦ и необходимой, в первую очередь, для правильной организации процесса технического обслуживания средств автоматики, а также для оперативного восстановления их работоспособности при появлении отказов или принятия других экстренных мер для предотвращения опасных ситуаций или сбоя в движении поездов.

Таким образом, в настоящее время основными задачами систем ДК являются:

сбор и передача информации о поездном положении на перегоне и о техническом состоянии устройств автоблокировки;

сбор информации о техническом состоянии станционных устройств автоматики (ЭЦ, устройства энергоснабжения, пассажирская автоматика и др.).

сбор и передача в АДЦУ информации от устройств контроля состояния подвижного состава (ДИСК и др.).

При совместном использовании систем ДЦ и ДК необходимо оптимально сочетать линейные устройства ДЦ и ДК: в ДЦ необходимы дискретные сигналы от устройств ЭЦ, в ДК кроме этих сигналов нужны аналоговые значения конкретных параметров устройств. Поэтому между устройствами ДЦ и ДК на станционном уровне должна быть увязка для передачи дискретных сигналов от устройств ДЦ к устройствам ДК и в обратном направлении для ввода в ДЦ информации о состоянии перегонов. Контрольная и диагностическая информация, полученная устройствами ДК на станциях и перегонах, должна выдаваться на АРМ дежурных электромехаников станций, а также диспетчеру дистанции сигнализации и связи для оперативного принятия им соответствующих мер по восстановлению работоспособности устройств. Применение в устройствах ДК современных вычислительных средств позволяет реализовать не только контроль и диагностику фактического состояния технических средств автоматики и подвижного состава, но и прогнозировать его изменение и, тем самым, оперативно принимать меры и вносить необходимые коррективы в графики процесса технического обслуживания.

В аппаратно-программном комплексе диспетчерского контроля (АПК-ДК) реализованы функции диспетчерского контроля на современном техническом уровне. Построение систем ДК на основе средств вычислительной техники позволило решить не только традиционные задачи этих систем, но и получить новые функциональные возможности: диагностирование устройств автоматики на перегонах и станциях диспетчерского участка с передачей диагностической информации в дистанцию сигнализации. Таким образом, система АПК-ДК решает все задачи, которые ставятся перед системами данного класса. Структура системы АПК-ДК показана на рис. 3.9.

Рис. 3.9 Структура системы АПК-ДК

Устройства АПК-ДК на станциях выполняют сбор, преобразование и концентрацию информации о состоянии перегонных и станционных устройств автоматики. Эта информация отображается на мониторах АРМ дежурного по станции и электромеханика, а также передается в устройства поездного диспетчера и диспетчера дистанции сигнализации.

Для контроля технического состояния перегонных устройств автоблокировки в релейных шкафах устанавливаются автоматы контроля сигнальных точек, построенные на специализированных контроллерах (АКСТ-СЧМ). Этот блок представляет собой генератор частоты, формирующий циклические частотные посылки по восемь импульсов каждая, в соответствии с состоянием контролируемых объектов. АКСТ-СЧМ позволяет контролировать состояние семи дискретных датчиков (реле) и двух пороговых датчиков. Информация передается путем манипуляции длительности импульсов и пауз в посылке: длительность импульса в один такт соответствует замкнутому состоянию контакта реле, а в два такта - его разомкнутому состоянию, длительность паузы (разделительного интервала между частотными импульсами) в один такт соответствует разомкнутому состоянию контакта реле, а в два такта - его замкнутому состоянию. Состояние пороговых датчиков передается импульсами, причем их длительность в один такт соответствует значению «параметр в норме», а в два такта - «параметр не в норме». Длительность каждого такта передачи информации равна 0,468±0,007 с.

При проектировании АПК-ДК определяется перечень параметров, контролируемых на сигнальной точке. Для устройств автоблокировки это могут быть основное и резервное питание, основная и резервная нить лампы красного огня светофора, лампы разрешающих показаний светофора, установленное направление движения поездов, замыкание изолирующих стыков, наличие постоянного напряжения блока БС-ДА, занятость блок - участка, неисправность блока АКСТ-СЧМ или линии ДСН, аварийный отказ.

На одной физической цепи может работать до 30 АКСТ-СЧМ с частотным разделением в диапазоне 300 - 4300 Гц. На станциях устанавливаются концентраторы информации, выполненные на основе компьютеров промышленного применения. Для согласования физической линии ДСН перегона с портом компьютера устанавливаются блоки СЧД-10, каждый из которых обрабатывает до 10 частотных каналов. Устройство согласования с линией ДСН предназначено для гальванической развязки от линии, защиты от импульсных перенапряжений, предварительного усиления и нормирования входного сигнала. Выделенные детектором сигналы поступают через устройство усиления, гальванической развязки и индикации в концентратор информации. Съем сигналов со станционных устройств автоматики обеспечивают программируемые индустриальные контроллеры ПИК-10 и ПИК-120, имеющие соответственно 10 и 120 дискретных входов. ПИК-10 кроме того имеет 10 аналоговых входов и предназначен для измерения средних значений напряжений на обмотках путевых реле, измерения сопротивления изоляции внешних цепей, преобразования напряжения на дискретных входах в цифровые сигналы, соответствующие логическим 1 и 0, преобразования в цифровую форму измеренных значений напряжения и передачи их во внешние устройства. Структурная схема ПИК-10 показана на рис. 3.10.

Рис. 3.10 Структурная схема ПИК-10



При необходимости контроля состояния большого количества дискретных датчиков - реле ЭЦ, используется контроллер ПИК-120. Связь контроллера с ведущим процессором реализуется по двум последовательным каналам типа «токовая петля» или по стандартному интерфейсу типа RS-485. Одновременно по одной линии связи могут работать до 16 контроллеров ПИК-120.

Автоматизированная система диспетчерского контроля (АСДК) представляет собой аппаратно-программный комплекс контроля состояния устройств автоматики, телемеханики и связи на перегонах и станциях. Условно АСДК можно разделить на две подсистемы по уровням управления.

Подсистема нижнего уровня состоит из датчиков состояния контролируемых объектов - контактов соответствующих реле постовых и перегонных устройств, измерительных панелей рельсовых цепей и др., а также контроллеров диспетчерского контроля (КДК), осуществляющих сбор и обработку дискретной и аналоговой информации и ее передачу в сеть АСДК. КДК представляет собой многопроцессорную систему, построенную по магистрально-модульной структуре с модулями, обеспечивающими контроль дискретных и аналоговых сигналов. К последним относятся напряжения питающих установок, напряжения на обмотках путевых реле рельсовых цепей различного типа, включая тональные, длительности и частоты различных сигналов и др.

Магистралью КДК служит асинхронная последовательная линия, позволяющая при децентрализованном размещении отдельных модулей сократить монтаж устройств системы. Аппаратура нижнего уровня обеспечивает съем и передачу на станцию дискретных и аналоговых сигналов от устройств сигнальных точек автоблокировки и переездных установок. Для этого она содержит линейный аналоговый модуль (МАЛ) и генератор линейных сигналов ГЛС, обеспечивающие сбор дискретных сигналов от 15 контролируемых устройств - контактов реле, и измеренных аналоговых сигналов. Линейные выходы всех генераторов (до 24) подключаются параллельно к общей двухпроводной линии связи (например, ДСН), что возможно благодаря частотному разделению сигналов с разных сигнальных установок.

Информация от каждой сигнальной установки по линии связи поступает на станционную приемную аппаратуру, в которой частотные сигналы выделяются полосовыми фильтрами модулей приемных каналов ПК. После дешифрации принятых сигналов информация поступает через интерфейс типа RS-232 в аппаратуру верхнего уровня АСДК (рис. 3.11) и в модули индикации.

Рис. 3.11 Структурная схема АСДК

Подсистема верхнего уровня выполняет обработку и маршрутизацию информации от КДК, ее отображение на АРМ оперативного персонала, включенных в сеть АСДК. На этом уровне осуществляется связь с внешними информационно-управляющими системами, такими как АСОУП, АСУ-Ш и другими. В состав устройств подсистемы верхнего уровня входят технологические АРМ пользователей, к которым относятся поездные и узловые диспетчеры, сменные инженеры дистанций сигнализации, дежурные по станциям, электромеханики постов ЭЦ и ГАЦ, диспетчеры локомотивного депо, дежурные по пассажирским и грузовым паркам и др. Сеть АСДК может выполнять функции электронной почты и открыта для подключения устройств других информационных или управляющих систем.

Каждый АРМ, включенный в сеть АСДК, реализует общесистемные функции: графическое отображение на экране монитора информации о реальном состоянии контролируемых устройств, о поездном положении на контролируемом участке, логический контроль работы устройств СЦБ, ведение протоколов работы устройств и действия персонала. Обеспечивается также принудительное обращение внимания оператора на возникшие нештатные ситуации с помощью «всплывающих окон» и звуковых сигналов.

Специализированные функции АРМ определяют решение технологических задач соответствующим оперативным персоналом. В них автоматически определяются времена прибытия и отправления поездов, идентификация подвижных объектов в зоне контроля, ведется учет действующих предупреждений и их исполнения, а также ведение необходимых документов о движении поездов и другой работы.

3.4 Информационные системы обслуживания пассажиров

На железнодорожном транспорте к информационным системам обслуживания пассажиров относятся система визуальной информации «ВИЗИНФОРМ» и система «ЭКСПРЕСС».

Система визуальной информации (ВИЗИНФОРМ) предназначена для информирования пассажиров железнодорожных вокзалов о времени и месте отправления и прибытия поездов, их номерах, станциях отправления и назначения; информирования встречающих о времени и месте прибытия поездов, их задержке и прочее. Система «Визинформ» используется также в морских и речных портах, автовокзалах.

Структурная схема системы «Визинформ» представлена на рис. 3.12, где обозначено: Т - информационное табло; РЕ-02(01) - электронный блок управления табло; КР - кабельные распределители; АР - дополнительные кабельные распределители; INPUT - периферийное устройство.

Рис 3.12 Структурная схема информационной системы

Информационное табло выполнено из буквенных полей. Единичным элементом поля является буквенный элемент, который состоит из полукруглой перекидной пластины магнитного материала. Символьное поле можно состоять из нескольких табло. Буквенные поля и соответствующая полярность магнитного поля для растровых точек выбираются электронным блоком управления табло РЕ-02(01).

Размеры буквенных полей и расстояние читаемости информации зависят от используемого типа индикаторного блока отображения. Электронный блок управления табло РЕ-02(01) представляет собой программно-управляемое устройство. Программное обеспечение определяет режим его работы и выводимые данные периферийного устройства. В качестве периферийного устройства INPUT могут быть использованы: унифицированный пульт управления, алфавитно-цифровой дисплей VDT52102, комплекс микро-ЭВМ VST811, комплекс других ЭВМ. Периферийная аппаратура подключается к электронному блоку управления непосредственно или через узлы подключения кабелем длиной не более 100 м.

Блок принимает информацию от периферийных устройств и в соответствии с ней приводит в действие информационное табло. Алгоритм передачи информационного входного сигнала (согласно используемому коду) ASCII - (74 + 1) представляет собой последовательность битов: 1start + 7data + 1paritas + 2stop или 1 стартовый + 7 данных + 1 четности + 2 стоповых.

Входным сигналом может быть также сигнал контактов (для часов). К выходным сигналам относятся:

сигнал звуковых частот;

сигнал переключателя лампочек;

информационный сигнал, который передается по последовательному токовому шлейфу 20 мА (здесь также используется код ASCII = (7 + 1) для изображения цифр, букв и знаков препинания);

сигнал переключателя растровых точек (переключение происходит включением в соответствующий момент времени блока записи синусоидальным напряжением в положительный или отрицательный его полупериод), количество информационных проводов 35; сигналы выбора строки и столбца с использованием напряжения +24 В включаемые триаками; сигнал выбора столбца потенциалом 0 В, включаемого также триаком;

сигналы сопряжения (для часов), представляющие собой потенциалы 0 В и предназначенные для выбора столбцов контактной матрицы, а также для запуска транзисторных генераторов.

Блок управления содержит интерфейс, микро-ЭВМ (mSZG), блок переключения, генератор синусоидальных колебаний, блок синхронизации, блок записи, блок питания.

Оборудование автоматизированной системы информации пассажиров в соответствии с ее функциями может быть разделено на две группы: микро-ЭВМ VT-20A (VST 811); индикаторные узлы типа «Визинформ». Главной задачей микро-ЭВМ является управление индикаторными узлами, обмен информацией с операторами, а также тестирование полной системы. Микро-ЭВМ работает со следующими периферийными устройствами:

алфавитно-цифровой клавиатурой;

встроенным считывателем с магнитного диска (2-2,5 Мбайт);

двумя последовательными интерфейсами;

двумя блоками управления табло i РЕ-02(01);

перфоратором считывателем с перфоленты;

алфавитно-цифровым печатающим устройством ТМТ-120 с последовательным интерфейсом, набором латинского и русского алфавитов и сеткой для хранения бумаги;

алфавитно-цифровым дисплеем VDT 52101.

Информационная система может работать в трех следующих основных режимах: автоматическом, ручном, тестирования. Режимы выбираются центральным оператором микро-ЭВМ VT-20A (VST 811) из системы «МЕНЮ». В задачи центрального оператора входит также и сигнализация окончания работы в выбранном режиме. В режиме тестирования система может управляться только центральным оператором. В автоматическом и ручном режимах работы каждый из операторов имеет возможность управления и запроса.

В автоматическом режиме выдачи информации пассажирам принимает участие микро-ЭВМ VT-20A, которая работает в соответствии с суточным графиком движения поездов и технологическим графиком, данные которых вводятся операторами. Для бесперебойной выдачи информации надежность работы системы повышают резервированием всех управляющих блоков. Если в системе табло появятся незначительные неисправности или отдельные табло полностью выйдут из строя, то это не приведет к переходу в другой режим. Данный режим возможен и при выходе из строя печатающего устройства в том случае, если можно обойтись без напечатанной документации.

В ручном режиме система работает в тех случаях, когда график движения поездов настолько нарушен, что выдавать в автоматическом режиме непрерывную информацию в соответствии с расписанием невозможно. На табло выписывается только информация, вводимая операторами с диспетчерских дисплеев. Ручной режим используется также и при выходе из строя микро-ЭВМ. В этом случае дисплей непосредственно соединяют с блоком управления табло, создавая систему с уменьшенными функциональными возможностями.

В общем режиме тестирования имеется возможность наблюдения за работой индикаторных узлов. Тесты выбираются из системы «МЕНЮ».

В системе предусмотрен также режим стирания информации. При выходе из строя дисплея ввод данных становится невозможным и осведомление прекращается. Вся неактуальная информация, мешающая пассажирам, стирается блоком управления табло. Полное нарушение работы системы будет при выходе из строя блока управления табло. В этом случае система не работает даже в режиме стирания, поэтому блок управления резервируется.

Ниже приведены список операторов и необходимые технические средства:

Центральный оператор - Микро-ЭВМ VT-20A (VST 8 И) с клавиатурой;

Диспетчер - Один из назначенных алфавитно-цифровых дисплеев VDT-52130 с клавиатурой;

Диспетчеры информационной службы (бюро) - по одному из назначенных алфавитно-цифровых дисплеев VDT-52130 с клавиатурой.

Главной задачей центрального оператора является загрузка всех необходимых для обеспечения работоспособности информационной системы программ, запуск системы и наблюдение за ее работой. Центральный оператор, используя клавиатуру микро-ЭВМ, поддерживает связь с программами системы. После запуска программы он выбирает основные режимы (актуальную функцию) системы согласно плану формата экрана 1 в системе «МЕНЮ», а также при необходимости изменяет актуальный режим работы системы. При выборе автоматического режима центральный оператор вводит дату, текущее время и свою фамилию, имя и отчество, выбирает метод составления суточного плана движения поездов в соответствии с форматом экрана, выбирает из «МЕНЮ» следующие функции: задачи, связанные с суточным планом движения поездов; процессы, относящиеся к базе данных; управление табло; управление распечаткой протокола. Информационная база содержит годовое расписание, технологический график, таблицу кодов городов, таблицу констант текстов.

Функции, имеющие отношение к информационной базе, оператор выбирает согласно формату экрана. К этим функциям относятся составление, коррекция, перенесение на перфоленту, распечатка (протоколирование), стирание. Выбранная информационная база составляется с клавиатуры или перфоленты. Под составлением с клавиатуры подразумевается заполнение соответствующего формата экрана информационной базы. Отдельные части информационной базы корректируются после их выбора введением признака рекорда данных, которые хотят включить в базу, стереть из нее или откорректировать их. После включения система напечатает одну строку из знаков «-» на печатающем устройстве, сигнализируя этим включение, затем на экране дисплея появляется основной каталог системы:

действия с расписанием;

действия с табло;

текст;

коррекция точного времени;

пуск пассажирской информации.

Избранная функция: какая-либо функция выбирается нажатием на дисплее клавиши ее порядкового номера и клавиши окончания ввода LINE.

Для всех пассажиров, прибывающих и отъезжающих, обслуживание является единым. Посадка на поезд начинается за определенное время до его отправления через выход из здания вокзала с табло «Выход на посадку». С наступлением определенного времени на табло появляется номер поезда, время отправления и станция назначения. Эта информация остается на табло до конца посадки, снимается при отправлении поезда и стирается из текущего суточного плана отправления поездов. Данные прибывающего поезда выводятся на табло «Прибытие поездов дальнего следования», размещенное в зале ожидания, за 1 ч до времени прибытия. По прибытии данного поезда в примечании появляется слово «прибыл», а вместо ожидаемого времени прибытия - фактическое время. Информация снимается с табло через 1 ч после прибытия поезда. По команде оператора любая из строк данного табло может быть переведена в режим выписывания общей информации. В этом случае неиспользованные строки работают как отдельное табло информации. В случае ручного режима работы на табло выводится только номер поезда.

Табло прибытия поезда

На табло «Отправление поездов дальнего следования», размещенное в зале ожидания, выводятся данные о поезде, отправляющемся в течение ближайших 2 ч.

Табло отправления поезда

Если отправление поезда задерживается, но не более чем на 2 ч, информация о нем остается на табло и упорядочивается в соответствии с новым ожидаемым временем отправления. Любая из строк табло может быть использована для общей информации, но количество строк табло при этом уменьшается. Информация снимается с табло в момент отправления поезда.

На табло «Выход к поезду дальнего следования» выводится информация о поезде, посадка на который будет происходить через данный выход. Информация на табло появляется в момент начала посадки и снимается при отправлении поезда.

Два табло «Идет посадка на поезд дальнего следования» работают параллельно. Одно из них устанавливается в зале ожидания, другое - в ресторане вокзала. Информация о поезде появляется в момент посадки и снимается после отправления поезда. Содержание табло (размещение информации и реквизитов) упорядочивается в соответствии со временем начала посадки. Световая сигнализация, относящаяся к какому-либо поезду, начинает работать в момент начала посадки на него и продолжает работать до стирания с табло информации о данном поезде (до отправления поезда). Любая из строк табло может быть переведена в режим выписывания общей информации, при этом эти строки работают как табло информации.

Информация на табло отображается 64 знаками (рис. 3.13) и описывается последовательно по одному из них. Скорость записи знака составляет 10 или 20 мс.

Рис. 3.13 Набор письменных знаков

Система Экспресс-1 была введена в эксплуатацию в 1972 г. и предназначалась для билетно-кассовых операций только Киевского вокзала г. Москвы. Она впервые в нашей стране позволила решить проблему полной автоматизации продажи билетов и финансовой отчетности. На базе полученного опыта в 1982 г. была внедрена в эксплуатацию уже типовая система «Экспресс-2» для всех железных дорог страны. Сегодня функционирует вычислительная сеть обслуживания пассажиров, включающая 27 региональных систем «Экспресс-2», которые работают в непосредственном взаимодействии между собой в реальном масштабе времени на территории России (14 систем), стран СНГ и Балтии (13 систем). Данная вычислительная сеть образует единое информационное пространство электронных систем резервирования АСУ «Экспресс-2» стран СНГ и Балтии. В 1992 г. вычислительная сеть «Экспресс-2» была сопряжена с аналогичной сетью «Ирис» в Западной Европе, в которой функционируют 13 электронных систем резервирования. Связь с этими зарубежными системами осуществляется через систему KURS-90 германских железных дорог, которая находится во Франкфурте-на-Майне. Объединение сетей «Экспресс» и «Ирис» положило начало созданию единой вычислительной сети обслуживания пассажиров в Европе и Азии. Сегодня эта сеть охватывает 40 систем резервирования (27 в России, СНГ и Балтии и 13 в Западной Европе), расширив культуру обслуживания пассажиров международного сообщения, так как появилась возможность оформлять поездки пассажиров через любую кассу на сети дорог.

Сегодня в новых экономических условиях работы железнодорожного транспорта в России начался третий этап развития системы «Экспресс». Генеральной стратегией этого этапа является переход от уровня продажи билетов на сети дорог к уровню управления пассажирскими перевозками в целом по сети дорог на базе новой, более мощной системы «Экспресс-3».

Переход к управлению перевозками фактически был уже начат в рамках действующих сегодня систем «Экспресс-2» путем дальнейшего развития их функций. Однако решить эту проблему на старых технических средствах полностью невозможно. АСУ «Экспресс-3» базируется на новых ЭВМ типа IBM-9672 и новой операционной системе ОС-390 с использованием системы управления базой данных типа ДВ-2. При этом существенно расширены объемы памяти ЭВМ по сравнению с действующими системами «Экспресс-2». В функциональном плане система «Экспресс-3» управляет основными технологическими процессами пассажирского хозяйства, основываясь на их исходных данных, включая:

билетно-кассовые операции, связанные с оформлением и учетом проездных документов во внутригородском, пригородном, межгосударственном и международном сообщениях;

информационно-справочное обслуживание пассажиров во всех видах сообщений, на всех пунктах продажи и в домашних условиях через Интернет и телевидение;

управление багажной работой, имея в виду оформление и учет: багажа, грузобагажа, погрузку, выгрузку, хранение, розыск и составление плана формирования багажных перевозок;

управление парком пассажирских вагонов, имея в виду все технологические процессы, связанные с его эксплуатацией и ремонтом;

подготовку, ведение и печать служебных расписаний движения поездов дальнего и пригородного сообщения;

финансово-экономический учет и отчетность, взаиморасчеты между дорогами и государствами за пассажирские перевозки;

предоставление различных сервисных услуг пассажирам, как в железнодорожном, так и в смешанном сообщении путем взаимодействия с АСУ других видов транспорта.

АСУ «Экспресс-3» позволяет оперативно управлять подвижным составом, используя гибкие тарифы и оперативные данные о населенности поездов. Расчеты показывают, что повышение населенности на 1% снижает эксплуатационные расходы на 55 млн. рублей в год.

Структура системы «Экспресс-2» (модель «A-Z») показана на рис. 3.14.

Рис. 3.14 Структура системы «Экспресс-2»

Ее аппаратура состоит из стандартных элементов, что обеспечивает модульность и гибкость последней. Все функциональные элементы присоединяются к устройству управления через соответствующие блоки сопряжения. Аппаратура состоит из трех отдельных узлов: управляющая электроника (с блоком питания), индикаторный блок (с устройством включения сети), клавиатура, что облегчает монтаж и расположение аппаратуры в билетных кассах станции.

Обмен данными может осуществляться как отдельными блоками (длиной 32, 64, 80, 128 или 256 символов), так и полной информацией (из 1280 символов). При этом используется код согласно ГОСТ 13052-74.

Билетно-кассовая аппаратура (БКА) выполняет операции в двух режимах: «Управление» и «Текст». В режиме «Управление» БКА находится в состоянии готовности к приему управляющей информации. В режиме «Текст» БКА осуществляет прием или передачу данных. Переключение БКА на режим «Текст» начинается после приема символов НТ (начало текста). При приеме или передаче символов КП (конец передачи), КБ (конец блока) или КТ (конец текста) БКА переключается с режима «Текст» на режим «Управление».



Литература

1. Однокристальные микро-ЭВМ./ Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П. и др. М.: МИКАП, 1994. - 400 с.

2. Казаченко В.Ф. Микроконтроллеры. Руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров INTEL VCS_196/296 во встроенных системах управления. -М.: ЭКОМ. 1997. - 686 с.

3. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры, архитектура, программирование, интерфейс. Справочник. М.: ЭКОМ, 1999, -398 с.

4. Автоматика, связь и информатика. -- 2005. -- № 12. -- С. 24-41.

5. Автоматика, связь и информатика.-- 2004. 6 №7-- С. 29-33.

6. ВНИКТИ. Труды института. -- 2004. -- Вып. 83.-- С. 8-10.

7. Разработка и эксплуатация новых устройств и систем ЖАТ. Сб. научных трудов. -- 2004.-- С. 7-8.

Размещено на Allbest.ru

...