Размещено на http://www.allbest.ru/

Назначение, структурная схема, характеристики основных устройств системы аппаратно-программного комплекса

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК), разработанный Санкт-Петербургским государственным университетом путей сообщения, представляет собой разновидность наиболее совершенных автоматизированных систем диспетчерского контроля. Комплекс образует вычислительную сеть для обеспечения оперативной информацией диспетчерского аппарата отделения дороги, управления дороги и линейных предприятий.

Применение средств вычислительной техники позволило не только расширить возможности системы для поездного диспетчера, но и решить основные задачи контроля состояния технических средств систем автоматики на перегонах и станциях диспетчерского участка.

Аппаратура АПК-ДК предназначена для передачи поездному диспетчеру следующей информации:

о месте нахождения поездов в пределах диспетчерского круга:

контроле свободности и занятости блок-участков, главных и приемоотправочных путей промежуточных станций;

показаниях входных и выходных светофоров;

установленном направлении движения (на однопутных участках, оборудованных АБ);

состоянии переездов и температуре буксовых узлов подвижного состава.

Одновременно АПК-ДК выполняет задачи технического контроля состояния устройств автоматики на перегонах и станциях. Вся информация поступает в реальном масштабе времени. Результат контроля передается дежурному механику, диспетчеру дистанции сигнализации и связи и далее техническому персоналу, ответственному за сбор и обработку статистики отказов. Система позволяет повысить производительность и улучшить условия труда диспетчерского аппарата управления движением на уровне региональных центров управления и ЦУПов за счет:

обеспечения возможности заблаговременного принятия ДНЦ решений на основании контроля поездной ситуации в реальном масштабе времени;

прогнозирования возможных отклонений от графика движения поездов и выдачи рекомендаций по их устранению;

использования информации о техническом состоянии устройств;

обеспечения информационного сопряжения существующих на дороге или в отделении АРМ эксплуатационного и технического персонала с рабочим местом ДНЦ.

Комплекс аппаратных и программных средств АПК-ДК может использоваться как самостоятельная система или совместно с системами ДЦ, расширяя их функции.

В настоящее время система АПК-ДК применяется взамен устаревших и выработавших свой ресурс систем ЧДК, а также при строительстве новых участков. Внедрение данной системы позволяет повысить качественные показатели работы участка железной дороги. Прежде всего эффект внедрения получается за счет повышения безопасности движения поездов. Система АПК-ДК дает возможность своевременно выявлять предотказные состояния устройств СЖАТ, что повышает надежность их работы. Соответственно, значительно снижаются затраты на простой подвижного состава при отказах устройств автоматики.

Рассмотрим структурную схему системы АПК-ДК (рис.1.1.), которая состоит из трех подсистем - нижнего, среднего и верхнего уровней. Она реализуется с использованием программируемых контроллеров, персональных компьютеров и специального программного обеспечения (ПО). Автоматизированные рабочие места пользователей (АРМ), аппаратура СЖАТ, с помощью каналов связи, объединены между собой и образуют единую вычислительную сеть.

аппаратный программный перегон станция

Подсистема нижнего уровня состоит из специализированных контроллеров, обеспечивающих сълм и первичную обработку информации, поступающей от устройств железнодорожной автоматики.

На перегоне данную задачу выполняет автомат контроля сигнальной точки (АКСТ). Этот контроллер устанавливается в релейных шкафах светофоров и выполняет сълм, кодировку информации о состоянии устройств автоматики и блок-участка, ограждаемого светофором. Для передачи информации с сигнальной точки на прилегающую станцию используются провода ДСН. Частотный приемник (СЧД) на линейном пункте (промежуточной станции) осуществляет прием и демодуляцию сигналов АКСТ.

Система АПК ДК работает как с аналоговыми сигналами, которые поступают с путевых реле, питающих фидеров, рабочих цепей стрелочного электродвигателя, так и дискретными сигналами, снимаемыми с пульта-табло ЭЦ. В качестве аппаратуры съема аналоговой и дискретной информации на станции используются: специализированные контроллеры ПИК-10, позволяющие измерять напряжение на путевых реле и сопротивление изоляции. Контроллер ПИК-120 осуществляет съем информации с элементов табло или свободных контактов реле. Для увеличения объема информации, вводимой в концентратор (компьютер), используются специализированные платы расширения. Контроллер ДИСК предназначен для съема информации с аппаратуры контроля нагрева букс на ходу поезда.

Подсистема среднего уровня включает концентраторы (РС) первичной обработки информации, расположенные на линейных пунктах (Ст. А, Б…). Это промышленные компьютеры (один на станцию), которые выполняют функции приема, обработки, хранения и архивации информации от подсистемы нижнего уровня, а также передачи полученных сведений на верхний уровень.

Подсистема верхнего уровня состоит из технических средств (АРМов) диспетчера АРМ-ДНЦ, дистанции сигнализации и связи АРМ-ШЧД, работников отделения дороги (персональные компьютеры объединены в локальную вычислительную сеть ЛВС) и других пользователей.

Информационное программное обеспечение среднего уровня позволяет организовать вычислительную сеть на станции и осуществить объединение линейных вычислительных сетей (ЛВС) нескольких станций.

Информационное программное обеспечение верхнего уровня позволяет реализовать выполнение специальных технологических функций и организовать различные виды АРМ: поездного диспетчера и диспетчера железнодорожного узла (АРМ-ДНЦ и ДНЦУ), диспетчера сигнализации и связи (АРМ-ШЧД).

Дополнительно в АПК-ДК можно включать подсистемы для передачи информации контроля удаленным пользователям: ШЧ, ПЧ, ЭЧ, ТЧ и т.д.

Системы диспетчерского контроля буксовых узлов подвижного состава

Система диспетчерского контроля является системой телесигнализации движения поездов на участке и телеконтроля систем автоматики и телемеханики на станциях и перегонах.

Системы диспетчерского контроля работают совместно с системами электрической централизации, автоблокировки, переездной сигнализации и др. системами ЖАТ. Системы диспетчерского контроля повышают оперативность руководства движением поездов, дают диспетчеру возможность наблюдать за открытием и закрытием входных и выходных сигналов всех станций участка по показаниям специального табло или на дисплее, а также занятием и освобождением станционных путей и движением поездов по перегону. Табло (применяемое в старых системах ДК - ЧДК) отображает планы всех станций диспетчерского участка, перегонов с расположенными на них повторителями входных, выходных и проходных светофоров, а на экранах дисплеев (в новых системах ДК) отображаются все элементы пульта управления ЭЦ. Эта информация, является более точной и своевременной чем доклады дежурных по станциям. Она позволяет диспетчеру оперативно руководить движением поездов и принимать меры к лучшему выполнению графика движения поездов.

Контрольная информация с линейных пунктов в системе диспетчерского контроля сначала передается на промежуточные станции, ограничивающие перегоны, а затем с промежуточных станций на центральный пост (ДЦУП) поездному диспетчеру и другим пользователям.

Информация диспетчерского контроля включает не только контроль движения поездов, но и контроль повреждений на станциях, сигнальных установках автоблокировки и переездных устройствах.

Дежурные промежуточных станций, получая полную информацию, имеют возможность следить не только за движением поездов, но и контролировать работу автоблокировки, электрической централизации, автоматических переездных устройств и других систем ЖАТ. При выявлении неисправностей они принимают быстрые меры к их устранению, чтобы не допускать задержек поездов.

На дорогах ОАО "РЖД" длительное время эксплуатировалась частотная система диспетчерского контроля ЧДК. В настоящее время она морально и физически устарела и заменяется современными системами - аппаратно программным комплексом диспетчерского контроля АПК-ДК и автоматизированной системой диспетчерского контроля АСД-ДК. Рассмотрим основные принципы построения современных систем диспетчерского контроля на примере системы АПК-ДК.

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля АПК-ДК разработана Петербургским государственным университетом путей сообщения в рамках отраслевой программы автоматизации хозяйства сигнализации и связи.

Система образует вычислительную сеть для централизованного контроля, диагностики и регистрации состояния станционных и перегонных устройств автоматики. Она обеспечивает оперативной информацией диспетчерский аппарат отделения дороги, управления дороги и линейных предприятий.

АПК-ДК обеспечивает поездного диспетчера информацией о поездном положении в пределах диспетчерского круга: контроля свободности и занятости блок-участков, главных и боковых приемоотправочных путей промежуточных станций; показаний входных и выходных светофоров; об установленном направлении движения; состоянии переездов; температуре буксовых узлов подвижного состава.

Кроме того, АПК-ДК регистрирует отказы и сбои в работе устройств СЦБ, выявляет предотказные состояния устройств, собирает статистику для анализа причин некачественной работы устройств, учитывает количество срабатываний приборов, автоматизирует поиск неисправностей, осуществляет контроль действий оперативного и обслуживающего персонала. А так же обеспечивает обработку и отображение информации по ведению исполненного графика движения поездов, расчету прогнозируемого графика по текущему поездному положению, расчету показателей работы участка, логическому определению ложной свободности участка и опасного сближения поездов, архивацию и восстановлению событий.

Объектами контроля системы АПК-ДК являются такие системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) как: электрическая централизации; системы интервального регулирования движением поездов - системы автоматической блокировки (АБ) и полуавтоматической блокировки (ПАБ); системы автоматического управления переездной сигнализацией и шлагбаумами; системы диспетчерской централизации (ДЦ) и контроля (ДК); системы съема и передачи данных с линейных объектов (СПД-ЛП).

АПК-ДК состоит из трех подсистем, реализуемых с использованием программируемых контроллеров, промышленных компьютеров и специального программного обеспечения (ПО), а также каналов связи между ними, позволяющих организовать вычислительную сеть и автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей. Структурная схема системы представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Структурная схема системы диспетчерского контроля АПК-ДК

Подсистема нижнего уровня состоит из специализированных контроллеров, обеспечивающих съем и первичную обработку информации, снимаемой с устройств железнодорожной автоматики. Контроллеры работают с аналоговыми сигналами, снимаемыми с путевых реле, питающих фидеров, рабочих цепей стрелочного электродвигателя, и дискретными сигналами, снимаемыми с контактов реле, кнопок или индикаторов пульта-табло ЭЦ. В подсистеме нижнего уровня можно выделить устройства сбора информации с перегонных и станционных объектов.

Состояние перегонных устройств систем железнодорожной автоматики контролируют автоматы контроля сигнальной точки (АКСТ). Контроллеры предназначены для съёма и кодировки информации о состоянии устройств автоматики и поездном положении на перегоне и устанавливаются в релейном шкафу. В качестве приемной аппаратуры линейного пункта используется приёмник СЧД (селектор частот демодулирующий), который предназначен для приема, выделения, демодуляции и вывода кодированной информации, передаваемой по многоканальной линии связи с частотным уплотнением от контроллеров перегонных объектов АКСТ, в концентратор среднего уровня АПК-ДК.

Для съема информации со станционных устройств в системе АПК-ДК используются специальные приборы ПИК-10 и ПИК-120, выполненные на основе программируемых индустриальных контроллеров.

Программируемый индустриальный контроллер ПИК-10 имеет 10 аналоговых и 10 цифровых входов, и предназначен для:

измерения средних значений напряжений сигналов переменного тока поступающего на аналоговые дифференциальные входы;

измерения сопротивления изоляции электрических цепей (кабель, монтаж и т.д.) контролируемых объектов

преобразования в стандартный цифровой вид сигналов переменного и постоянного напряжения, поступающих на цифровые входы;

передачи измеренных значений напряжений и сопротивления изоляции в виде последовательного цифрового кода в концентратор по его запросу;

передачи, полученного в результате преобразования, состояния дискретных датчиков в цифровом коде в концентратор по его запросу.

Программируемый индустриальный контроллер ПИК-120 имеет 120 цифровых входов и осуществляет съем информации с табло или свободных контактов реле. Контроллер ДИСК предназначен для съема информации с аппаратуры контроля нагрева букс на ходу поезда (ДИСК, КТСМ).

Средний уровень системы состоит из концентраторов первичной обработки информации на линейных пунктах. Это промышленные компьютеры, по одному на каждую станцию, которые собирают информацию от подсистемы нижнего уровня и обеспечивают обработку, хранение, архивацию и её передачу другим концентраторам, а также передают полученные сведения на верхний уровень.

Информационное и программное обеспечение среднего уровня позволяет организовать вычислительную сеть на станции и осуществить объединение локальные вычислительные сети нескольких станций.

Верхний уровень состоит из технических средств автоматизированных рабочих мест (АРМов) диспетчера дистанции, поездных диспетчеров, энергодиспетчера, старшего электромеханика поста ДЦ и других пользователей. Он обеспечивает передачу информации в сеть отделения дороги, а также связь системы АПК-ДК с другими комплексными автоматизированными системами управления (АСОУП и АСУ-Ш).

Развитие и совершенствование систем диагностики подвижного состава на ходу поезда предполагает: расширение функциональных возможностей систем при повышении качества принятия решений и улучшении информационного обеспечения эксплуатационного штата; объединение отдельных систем в единую информационную сеть, а также разработку и применение новых методов и технических средств. Это позволит отслеживать динамику изменения технического состояния подвижного состава, своевременно обнаруживать и устранять неисправности, обеспечить обслуживающему персоналу доступ к оперативной информации в реальном времени.

С таким подходом создаются комплексные автоматизированные системы диагностирования подвижного состава, включающие системы различного функционального назначения, такие как ПОНАБ, ДИСК, КТСМ, КРАП.

К перспективным техническим средствам для создания систем диагностирования подвижного состава относится комплекс технических средств КТСМ-02, предназначенный для обнаружения неисправностей буксовых узлов, колесных пар, тормозного и автосцепного оборудования, волочащихся деталей, нарушения габарита и др.

Структурная схема комплекса показана на рис.1.3 КТСМ состоит из напольного, постового и станционного оборудования.

В состав напольного оборудования входят:

две основные и две вспомогательные напольные малогабаритные камеры КНМ (левые НКЛО, НКЛВ и правые НКПО, НКПВ), которые определяют температуру нагрева буксового узла;

датчики прохода осей Д1. Д4, по сигналам которых БПК осуществляет счет осей и подвижных единиц в контролируемом поезде, определяет тип подвижных единиц;

рельсовая цепь наложения РЦН (электронная педаль ЭП-1) служит для контроля наличия поезда.

В состав постового оборудования входят: блок преобразования и контроля БПК, блок силовой коммутационный БСК, технологический пульт ПТ, а также датчик температуры наружного воздуха ДТНВ. Блок БПК выполняет следующие функции: преобразует и обрабатывает сигналы от путевых датчиков, формирует и передает подсистемам контроля управляющие сигналы, получает от этих подсистем данные об аварийных подвижных единицах и передает собранную информацию в линию связи. Кроме этого, БПК вырабатывает сигналы управления и диагностики состояния оборудования, работающего в составе комплекса.

В блоке имеются средства тестирования и настройки комплекса персоналом в процессе технического обслуживания (технический пульт ПТ). Микропроцессорная система блока обеспечивает работоспособность напольных камер независимо от температуры окружающей среды и автоматически контролирует приемно-усилительные тракты.

Рис. 1.3 Структурная схема комплекса КТСМ-02

В состав станционного оборудования входят: концентратор информации КИ и автоматизированное рабочее место оператора линейного поста контроля (АРМ ЛПК). Станционное оборудование дополнено подсистемой речевого оповещения и сигнализации (ПРОС-1). Она передает машинисту поезда через радиостанцию речевые сообщения об аварийном состоянии подвижного состава и включает дополнительные средства сигнализации. Обмен информацией между перегонным оборудованием, АРМом ЛПК и АРМом центрального поста происходит по системе передачи данных СПД ЛП на базе концентраторов КИ.

Система КТСМ может применяться как для переоборудования находящейся в эксплуатации постовой части аппаратуры ДИСК или ПОНАБ, так и для оборудования нового линейного пункта контроля с добавлением напольного и силового оборудования, не входящего в комплект поставки КТСМ.

Система КТСМ-02 имеет режимы непрерывной автоматической диагностики и дистанционного контроля работоспособности узлов перегонных комплекте аппаратуры любого пункта. Это позволяет оперативно ремонтировать и технически обслуживать аппаратуру, что существенно повышает эксплуатационную надежность комплекса.

К достоинствам комплекса КТСМ-02 относятся:

автоматического восстановление счета осей при сбое работы датчиков;

непрерывное измерение скорости движения поезда с выдачей графика;

измерение температуры наружного воздуха для коррекции приемо-усилительного тракта (ПУТ);

автодиагностика всего оборудования, параметров ПУТ, включая источники питания и каналы связи;

автоматическое распознавание типа подвижных единиц (локомотив, ЭПС или пассажирский вагон, грузовой вагон) и задание для каждого из них своего порога обнаружения дефектов;

наличие в составе станционного оборудования (АРМ ЛПК и АРМ ЦПК) речевого информатора (ПРОС-1) для передачи дежурному персоналу станции и поездной бригаде голосового сообщения о наличии в поезде дефектов, угрожающих безопасности движения;

возможность контроля поезда при его движении в неправильном направлении (за счет симметричного расположения напольного оборудования);

возможность тестирования и изменения параметров настройки перегонного и станционного оборудования в режиме удаленного доступа;

контроль и учет в базе данных выполнения регламентных работ по техническому обслуживанию КТСМ-02;

возможность получения из АСОУП данных о поездах и вагонах в ре-жиме "Запрос-Автоответ" для идентификации поездов и вагонов, реализации функции мониторинга - слежения за развитием дефектов на участке безостановочного движения поездов и автоматизированного ведения баз данных в АРМ ЛПК и АРМ ЦПК;

возможность использования в составе КТСМ-02 системы автоматической идентификации подвижного состава САИД "Пальма";

включение КТСМ-02 в систему централизованного контроля АСК ПС через штатные концентраторы информации КИ-6М и сеть СПД ЛП;

информационное взаимодействие с АСУ ПТО и АРМ ДГП (ДНЦ) с выдачей данных по поездам на график исполненного движения;

наличие сервисного оборудования, включая программно-аппаратный комплекс "СТЕНД";

возможность включения в состав КТСМ-02 одновременно до 15 подсистем различного назначения (АДУ, САКМА, ДДК, УНКР и др.).

Перспективы развития средств диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики

Для обеспечения надежного и безопасного функционирования аппаратура ЖАТ снабжается средствами развитого диагностирования своей работы.

В частности, системы контроля и диагностики подвижного состава, состоящие из комплекса стационарных, бортовых и мобильных комплексов решают задачи предупреждения отказов и ускоренного износа, поддержания технических характеристик оборудования на заданном уровне и обеспечения назначенного ресурса.

Контрольно-диагностические системы должны иметь надежность, многократно превосходящую уровень надежности оборудования подвижного состава, и выполнять следующие основные функции:

настройку датчиков и каналов измерений на параметры конкретного объекта, формирование электронного паспорта;

определение состояния элементов объекта, фиксацию предельных отклонений, их локализацию и сигнализацию о предельных отклонениях параметров;

формирование баз данных изменения состояния элементов, определение остаточного ресурса элементов и объекта в целом.

С учетом современных тенденций развития контрольно-диагностические системы разделяют по выполнению производственно-технических, технологических, программно-аппаратных функций и по принципам измерения параметров.

Наиболее сложными и информативными являются встроенные средства диагностики - дополнительные устройства, подключаемые к действующим агрегатам для контроля состояния подвижного состава. Они обеспечивают предрейсовый и оперативный контроль состояния агрегатов с отображением информации и предупреждением о предельных режимах в эксплуатации, регистрацию отклонений параметров, обнаружение отказов, фиксацию случаев, выдачу рекомендаций по оперативному выходу из аварийной ситуации.

В настоящее время на железных дорогах эксплуатируются системы диагностики подвижного состава типа ДИСК, КТСМ, КОМПЛЕКС, АСК ПВ и др.

Одним из основных резервов снижения себестоимости перевозок служит совершенствование работы ремонтного комплекса. На чем оно базируется?

Во-первых, на повышении надежности технических средств, снижении числа отказов и неплановых ремонтов подвижного состава и объектов инфраструктуры за счет улучшения качества ремонта. Во-вторых, должны быть сокращены простои подвижного состава в ремонте всех видов и потери в перевозочной работе, связанные с ремонтом и содержанием инфраструктуры. И, наконец, за счет концентрации "тяжелых" ремонтов и внедрения средств технической диагностики может быть существенно повышена производительность труда.

Перед хозяйством железнодорожной автоматики и телемеханики в области развития технических средств, совершенствования технологии их содержания и ремонта стоят непростые задачи. Перечислю их без особых комментариев (для многих в нашей компании они составляют смысл повседневной работы):

переход от релейных к аппаратно-программным комплексам электрической и диспетчерской централизации, автоблокировки, систем автоматизации сортировочных станций и др., способствующим созданию многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов;

создание систем, позволяющих заменить функции контроля за действиями оперативного персонала на функцию выполнения ответственных операций, исключающих человеческий фактор;

разработка и внедрение необслуживаемых или обслуживаемых с минимальной трудоемкостью устройств, повышение уровня механизации обслуживания и ремонта;

переход на сервисное обслуживание микропроцессорных систем, организация дорожных и междорожных сервисных центров обслуживания и ремонта аппаратуры; - постепенный переход от планово-предупредительной системы ведения работ к работам на основе оценки устройств по фактическому состоянию за счет значительного расширения использования средств диагностики;

специализация работ по содержанию и ремонту устройств СЦБ путем организационного разделения функций содержания и ремонта этих устройств;

повышение производительности труда за счет применения новых технологий, введения прогрессивных нормативов затрат труда и времени, совмещения профессий, перевода части контингента на контрактную основу.

Увеличение объемов перевозок в стране обязывает нас усилить отдельные железнодорожные направления, открыть новые подходы к портам, пограничным переходам, промышленным районам. А это означает ширящееся от года к году строительство, в том числе и в части железнодорожной автоматики.

Ныне без использования достижений научно-технического прогресса немыслимы никакие перспективы эффективного применения средств ЖАТ.

Не случайно разработки новой техники сориентированы на применение микропроцессорных систем, внедрение которых сулит ощутимое снижение затрат при проектировании, строительстве и эксплуатации.

Важной задачей в области обеспечения безопасности движения остается постоянное снижение риска возникновения аварий и связанных с ними ущерба для жизни и здоровья людей и окружающей среды, материальных и имущественных потерь. Для решения этой задачи в соответствии со Стратегической программой развития ОАО "РЖД" разрабатывается многоуровневая система управления безопасностью движения и качеством работы. Ее успешное внедрение зависит от создания высоконадежной, малообслуживаемой автоматики со средствами технической диагностики и удаленного мониторинга.

Размещено на Allbest.ru