Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СБОР НЕОБХОДИМОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ИНТЕРНЕТУ, НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И В БИБЛИОТЕКАХ ПО ТЕМЕ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

1.1 История развития централизации стрелок и сигналов

1.2 Изучение принципов работы системы МРЦ и БМРЦ

1.3 Современные микропроцессорные системы централизации

1.4 Анализ работы наборной группы БМРЦ

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ БЛОКА НПМ-69 НАБОРНОЙ ГРУППЫ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ РЕЛЕ БЛОКА

2.1 Разработка и анализ алгоритма работы блока НПМ-69 наборной группы реле ВКМ, ВК, КН, НКН, ОП, ПП, включая цепи КН, АКН, ПУ,МУ, соответствия

2.2 Исследование вопроса использования специализированного программного обеспечения, языка С#, WPF для решения поставленной технической задачи

2.3 Разработка компьютерной модели устройства

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ЦЕПЕЙ ДЛЯ РЕЛЕ БЛОКА НПМ-69

3.1 Разработка программного обеспечения работы блока при установке поездного маршрута

3.2 Разработка программного обеспечения работы блока при установке маневрового маршрута

3.3 Разработка программного обеспечения работы блока для установки конца маршрута

ВВЕДЕНИЕ

Системы электрической централизации (ЭЦ) стрелок и сигналов предназначены для управления движением поездов на железнодорожных станциях. Они обеспечивают необходимую пропускную способность и безопасность передвижений. Первые системы централизации на станциях появились в середине XIX века (1856 г., Англия) и были механическими. В них для перемещения остряков стрелок и крыльев семафоров применялось усилие человека, которое передавалось переводным механизмам с помощью стрелочных и сигнальных рычагов и жестких или гибких (проволочных) тяг. Блокировочные зависимости между стрелками и семафорами также осуществлялись механическим путем в специальных ящиках зависимостей и с помощью механических замков.

С появлением электричества, электродвигателей и электромагнитных контактных реле исчезла необходимость применять мускульные усилия человека для управления удаленными объектами. В конце XIX в. начинают применяться электромеханические и электрические централизации (1891 г., США; 1893 г., Австрия).

Хотя релейная централизация с успехом может запросто прослужить ещё лет 80, морально она уже давно устарела. На смену электрической централизации релейного типа, разработанной ещё в 60-80 годы прошлого века, пришла микропроцессорная централизация (МПЦ).

Микропроцессорная централизация на железной дороге -- насущная необходимость по обновлению технологического процесса управления как ж/д перевозками, так и работой различных структурных подразделений всего ж/д транспорта, включающего в себя не только инфраструктуру АО “УТЙ”, но и подъездные пути необщего пользования, находящиеся в ведении промышленных предприятий.

МПЦ на ЖД -- связующее звено между объектами СЦБ ЖАТ, подвижным составом и пр., представляющими собой первичные источники информации, и система управления всем перевозочным процессом более высокого уровня. Именно МПЦ ЖАТ позволяет увязать между собой всю совокупность этих источников без использования дополнительных настроек, что практически не реально при релейной централизации.

Оборудование станции устройствами МПЦ позволяет избежать парализации, пусть и не продолжительной, её работы. Дело в том, что в МПЦ СЦБ используются источники бесперебойного питания, не применяющиеся в централизации релейного типа.

Реорганизация или строительство МПЦ СЦБ могут вестись без строительства помещений для постовых устройств централизации. Достаточно переоборудовать подсобные помещения существующих постов ЭЦ или других служебно-технических помещений. Это позволяет в разы снизить сроки и стоимость строительно-монтажных работ и пусконаладочных работ.

ГЛАВА 1. СБОР НЕОБХОДИМОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ИНТЕРНЕТУ, НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И В БИБЛИОТЕКАХ ПО ТЕМЕ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

1.1 История развития централизации стрелок и сигналов

Системы электрической централизации (ЭЦ) стрелок и сигналов предназначены для управления движением поездов на железнодорожных станциях. Они обеспечивают необходимую пропускную способность и безопасность передвижений. Первые системы централизации на станциях появились в середине XIX в. (1856 г., Англия) и были механическими. В них для перемещения остряков стрелок и крыльев семафоров требовалось мышечное усилие человека, которое передавалось переводным механизмам с помощью стрелочных и сигнальных рычагов и жестких или гибких (проволочных) тяг. Блокировочные зависимости между стрелками и семафорами также осуществлялись механическим путем в специальных ящиках зависимостей и с помощью механических замков. В России первые системы механической централизации были построены на линии Санкт-Петербург--Москва в 70-х гг. XIX в.

С появлением электродвигателей и электромагнитных контактных реле исчезла необходимость применять мускульные усилия человека для управления удаленными объектами. В конце XIX в. начинают применяться электромеханические и электрические централизации (1891 г., США; 1893 г., Австрия). В России первая электромеханическая централизация была построена на станции Витебск Риго-Орловской дороги (1909). На ст. Гудермес в 1934 г. была введена в эксплуатацию первая чисто релейная ЭЦ.

XX в. прошел под знаком внедрения и эксплуатации релейных систем централизации стрелок и сигналов. При этом наибольшее распространение получила блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ), разработанная в институте Гипротранссигналсвязь (ГТСС, Россия) в 1961г. Она имела хорошие технические и эксплуатационные характеристики. Принципы, заложенные в БМРЦ, использовались и в других разработках ЭЦ.

Релейные системы имели важные преимущества перед механическими. Прежде всего, они существенно уменьшили время установки маршрута, что совместно с использованием принципа деления маршрутов на секции и посекционного размыкания позволило резко увеличить пропускную способность горловин станций. Принципиально по-новому решалась в релейных системах проблема безопасности. Блокировочные зависимости реализуются в них схемным, логическим путем, что делает алгоритмы ЭЦ более гибкими и совершенными [1].

В 60-х гг. прошлого века в связи с развитием полупроводниковой техники начинаются работы по созданию первых электронных систем ЭЦ, построенных на транзисторах и других бесконтактных элементах. Эти работы проводились в трех направлениях: реализация ЭЦ в виде электронной блочной системы на безопасных элементах или элементах с симметричными отказами; решение задач ЭЦ на универсальных ЭВМ; построение ЭЦ на базе специализированной ЭВМ. В это время появляются опытные установки электронных систем в Англии, Германии, Франции, Японии и др. странах.

Первой Российской бесконтактной системой станционной автоматики является система бесконтактного маршрутного набора (БМН), разработанная в Ленинградском институте инженеров ж.-д. транспорта . Она была построена на транзисторных элементах ИЛИ--НЕ и использовалась совместно с релейной исполнительной группой ЭЦ. Применение транзисторов позволило уменьшить габариты блоков ЭЦ, сократить расходы на содержание аппаратуры, повысить надежность действия устройств. Система БМН была внедрена на станциях Резекне (1968) и Обухово (1969). Опыт эксплуатации этих систем (система БМН на ст. Обухово Октябрьской ж.д. проработала свыше 30 лет практически без обслуживания) показал, что бесконтактная техника дает возможность создавать высоконадежные необслуживаемые системы.

Электронные системы ЭЦ разработки 60-х гг. не получили широкого распространения на сети отечественных и зарубежных дорог, так как элементная база, на которых они строились, не являлась перспективной. Такая элементная база поступила в распоряжение инженеров в середине 70-х гг. после появления микропроцессоров фирмы Intel. Преимущества и возможности микропроцессорной техники по сравнению с релейной настолько велики, что именно она определяет в конце XX и в начале XXI в. пути развития средств автоматизации в промышленности и на транспорте. К основным преимуществам относятся: более высокая надежность вследствие отсутствия механических перемещений деталей и замыканий--размыканий контактов, что позволяет создавать необслуживаемую аппаратуру; малые размеры интегральных схем, которые позволяют обеспечить существенную избыточность для придания аппаратуре свойств отказоустойчивости и контроля пригодности; быстрая динамика развития интегральной техники, что приводит к постоянному улучшению ее характеристик и уменьшению стоимости [2].

Хотя релейная централизация с успехом может запросто прослужить ещё лет 80, морально она уже давно устарела. На смену электрической централизации релейного типа, разработанной ещё в 60-80 годы прошлого века, пришла микропроцессорная централизация (МПЦ).

Микропроцессорная централизация на железной дороге -- насущная необходимость по обновлению технологического процесса управления как ж/д перевозками, так и работой различных структурных подразделений всего ж/д транспорта, включающего в себя не только инфраструктуру АО “УТЙ”, но и подъездные пути необщего пользования, находящиеся в ведении промышленных предприятий [3].

МПЦ на ЖД -- связующее звено между объектами СЦБ ЖАТ, подвижным составом и пр., представляющими собой первичные источники информации, и система управления всем перевозочным процессом более высокого уровня. Именно МПЦ ЖАТ позволяет увязать между собой всю совокупность этих источников без использования дополнительных настроек, что практически не реально при релейной централизации.

Рис.1. Структурная схема электрической централизации

Оборудование станции устройствами МПЦ позволяет избежать парализации, пусть и не продолжительной, её работы. Дело в том, что в МПЦ СЦБ используются источники бесперебойного питания, не применяющиеся в централизации релейного типа.

Первая микропроцессорная централизация JZH-850 фирмы Ericsson была введена в эксплуатацию на ст. Гётенбург (Швеция) в 1978 г. С тех пор за четверть века системы микропроцессорных централизаций (МПЦ) различных фирм построены на сотнях станций многих стран мира. В этом направлении активно работают фирмы Ericsson, Bombardier (Швеция), Siemens, AEG (Германия), Alcatel (Австрия), Westinghouse (Англия), DSI (Дания), JNR (Япония) и ряд других.

1.2 Изучение принципов работы системы МРЦ и БМРЦ

Участковые станции имеют сложное путевое развитие. Для них характерна большая поездная и маневровая работа. Для ускорения поездной и маневровой работы, а также обеспечения безопасности движения поездов на этих станциях все поездные и маневровые передвижения маршрутизированы. По условию выполнения маневровой работы только в отдельных случаях предусматривают немаршрутизированные передвижения с передачей стрелок на местное управление с маневровых колонок.

Для повышения эксплуатационных показателей на участковых станциях вместо системы релейной централизации с раздельным управлением, как на промежуточных станциях, разработана и широко внедряется маршрутно-релейная централизация (МРЦ) В этой системе для ускорения установки маршрутов стрелки п маршруте переводятся не раздельно последовательно, а одновременно (все стрелки, входящие в маршрут). Маршрутное управление осуществляют с помощью кнопок на пульте управления по границам поездных и маневровых маршрутов. Последовательным нажатием кнопок по границам маршрута, по принципу «откуда -- куда», включают пусковые цепи для одновременного перевода стрелок, входящих в маршрут. При маршрутном управлении общее время на установку самого сложного маршрута складывается из времени нажатия кнопок, времени параллельного перевода одиночных стрелок, входящих в маршрут, и последовательного перевода спаренных стрелок, что составляет примерно 5--10 с. При последовательном переводе стрелок, входящих в маршрут (примерно 15 стрелок), время на установку маршрута составит 4,5х15 = 67,5 с. За счет сокращения времени на установку маршрутов при маршрутном управлении пропускная способность горловины станции повышается на 15--20%. Система МРЦ также повышает производительность и культуру труда эксплуатационных работников станции.

Релейная аппаратура маршрутно-релейной централизации разделяется на наборную и исполнительную группы. Наборную группу называют маршрутным набором и используют для формирования пусковых цепей управления стрелками. Исполнительная группа осуществляет установку и замыкание маршрутов, управление светофорами поездных и маневровых маршрутов, а также размыкание маршрутов. Наборная группа не выполняет зависимостей по обеспечению безопасности движения поездов, поэтому реле маршрутного набора берут II класса надежности типа КДРШ. Исполнительная группа выполняет все требования по обеспечению безопасности движения поездов, поэтому в этой группе применяют реле I класса надежности НМШ и КМШ. Схемы исполнительной группы унифицированы, и их можно использовать при раздельном и маршрутном управлении [4].

В зависимости от конструктивной компоновки аппаратуры система МРЦ может быть неблочного и блочного типов (БМРЦ). Блоки представляют собой типовые изделия, изготавливаемые на заводе.

В начале внедрения маршрутно-релейная централизация проек-тировалась и строилась неблочного типа. Наборная группа выполнялась на реле КДРШ открытым монтажом, исполнительная группа -- в виде типовых схемных узлов на реле НМШ также с открытым монтажом. Затем появилась блочная система, в которой применялись блоки закрытого типа только для исполнительной группы, наборная группа по-прежнему выполнялась на аппаратуре с открытым монтажом. Такую систему строили до 1966 г., после этого периода нашла применение блочная структура маршрутного набора, и одновременно с этим стали применять стрелочные пусковые блоки. Появилась полностью блочная маршрутно-релейная централизация БМРЦ. Только небольшая часть релейной аппаратуры не компонуется в блоки и монтируется открытым монтажом.

Система БМРЦ позволяет: производить 70% релейной аппаратуры на заводе, используя типовые схемные блоки, что значительно сокращает объем монтажных работ на местах строительства; проверять и регулировать блоки на специальном стенде, что повышает качество монтажных работ; сократить на 30--35% время на проектирование релейной централизации, а также уменьшить объем проектной документации на 40%.

Проектирование БМРЦ сводится к набору и соединению типовых схемных блоков, размещенных по путевому развитию заданной станции. В проектных организациях для ускорения проектной работы схемные блоки выполнены на типовых бланках, и проектировщики подбором и склеиванием схемных блоков составляют схемы. Ряд проектной документации выполняют с использованием ЭВМ и графопостроителя, который по заданной программе изготовляет чертежи по составлению функциональной блочной схемы и кабельным сетям.

Система БМРЦ позволяет значительно сократить объем монтажных работ при строительстве и ускорить введение в действие устройств централизации. Релейные блоки имеют штепсельное включение в действующую схему, что позволяет при повреждениях быстро заменить неисправный блок, не нарушая работы централизации. Система БМРЦ находит широкое применение на сети магистрального и промышленного транспорта. За последние годы в целях унификации блочной системой оборудовали не только участковые, но и промежуточные станции.

Электронные системы ЭЦ разработки 60-х годов не получили широкого распространения на сети железных дорог, так как элементная база, на которых они строились, не являлась перспективной. Такая элементная база поступила в распоряжение инженеров в середине 70-х годов после появления на рынке микропроцессоров фирмы Intel. Преимущества и возможности микропроцессорной техники по сравнению с релейной настолько велики, что именно она определяет в конце ХХ и в начале XXI века пути развития средств автоматизации в промышленности и на транспорте. К основным преимуществам относятся более высокая надежность вследствие отсутствия механических перемещений деталей и замыканий-размыканий контактов, что позволяет создавать высоконадежную, необслуживаемую аппаратуру; малые размеры интегральных схем дают возможность практически вводить существенную избыточность для придания аппаратуре свойств отказоустойчивости и контролепригодности; быстрая динамика развития интегральной техники приводит к постоянному улучшению ее характеристик и уменьшению стоимости.

Работа системы БМРЦ при установке, например, маршрута приема главный путь начинается с наборной группы. Нажатием кнопки НИ начала маршрута определяется направление и категория маршрута, после чего исключается набор маршрута другого направления и категории. Для данного направления и категории маршрута при нажатой кнопке НН определяется начало маршрута от светофора Н. Нажатием кнопки конца маршрута НК определяется конец маршрута. После этого в пределах установленных границ происходит маршрутный перевод всех стрелок, входящих в маршрут. По окончании перевода стрелок специальной схемой соответствия контролируется правильность набора и положения переведенных стрелок. При наличии соответствия включаются реле Н начала и КМ конца набранного поездного маршрута, происходит переход к исполнительной группе.

Работа исполнительной группы начинается с установки режима Установка маршрута. В зависимости от установленных границ набранного маршрута выбирают путевые и стрелочные секции, входящие в этот маршрут. После этого с помощью контрольно-секционных реле КС контролируются все условия правильности установленного маршрута. Если маршрут установлен правильно и возбудились реле КС всех секций маршрута, то выключаются за-мыкающие реле 3 этих секций, секции замыкаются. С контролем замыкания маршрута включается сигнальное реле С, открывающее светофор. При необходимости экстренного закрытия светофора нажимают кнопку начала маршрута НН данного светофора.

После готовности маршрута и открытия светофора размыкание маршрута производится в режимах автоматического секционного размыкания, отмены маршрута и искусственного размыкания. Автоматическое размыкание происходит в процессе проследования поезда по секциям маршрута. При вступлении поезда на секцию 1СП (положение 1) закрывается светофор, и секция подготавливается к размыканию. После полного освобождения секций /С/7 и занятия секции ЗСП (положение 2) размыкается секция УС/7. Аналогично размыкаются секции ЗСН и 5СП.

В случае невозможности использования маршрута его отменяют. Для этого нажимают кнопку групповой отмены ОГК и кнопку Н начала маршрута для закрытия светофора. После закрытия светофора маршрут размыкается с выдержкой времени 5 с при свободности участка приближения; в случае занятости этого участка-- с выдержкой времени 3 мин. Аналогично отменяют маневровый маршрут с выдержкой времени 5 с при свободном участке приближения; 1 мин при занятом.

Искусственное размыкание производят нажатием кнопок ИРК путевых и стрелочных секций, входящих в маршрут, групповой кнопки искусственной разделки ГИРК, кнопки начала маршрута НН для закрытия светофора. После нажатия всех кнопок маршрут размыкается с выдержкой времени 3--4 мин.

1.3 Современные микропроцессорные системы централизации

Первая микропроцессорная централизация JZH-850 фирмы «Ericsson» была введена в эксплуатацию на станции Гетеборг (Швеция) в 1978 г. С тех пор за четверть века системы МПЦ различных фирм построены на сотнях станций многих стран мира. В этом направлении активно работают фирмы «Ericsson», «Bombardier» (Швеция), «Siemens», AEG (Германия), Alcatel (Австрия), «Westinghouse» (Англия), DSI (Дания), JNR (Япония) и др.

Если пропустить этап создания и разработки аппаратуры управления движением поездов, основанный на использовании механических средств реализации зависимостей между стрелками и сигналами, то начальная история создания устройств СЖАТ, реализованных на электротехнических принципах, относится к 30- 40-м годам прошлого века. Эти работы положили начало разработки оптимальных устройств СЦБ, что позволило обеспечить одно из ведущих мест в выполнении требований безопасности движения поездов.

Преимущества системы микропроцессорной централизации:

1. Установка МПЦ-И позволяет создать на участке единый центр удалённого управления поездным движением и обеспечивает интеграцию с ДЦ, СТДМ и центрами радиоблокировки; объединять малодеятельные станции в единый пост управления без необходимости обустройства центральных постов и линейных пунктов и с сохранением локального управления.

2. За счёт использования клиент-серверной архитектуры допустима организация информационно-управляющей системы любой степени сложности и конфигурации, с возможностью дальнейшего дополнения и развития функций.

3. Микропроцессорная система МПЦ-И позволяет делить крупные ж/д станции на неограниченное количество зон управления (постоянные и сезонные), а на станциях с маневровой работой -- создавать временные участки местного управления (управление со стрелочного поста или организация дополнительного рабочего места).

4. Возможна многоуровневая иерархическая микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по типу “зона-станция-участок-дорога” с обеспечением, при необходимости, оперативной передачи управления соответствующему уровню.

Основу МПЦ EBILock 950 составляют центральное процессорное устройство (ЦПУ) и система централизованных или распределенных объектных контроллеров.

ЦПУ МПЦ EBILock 950 собирает информацию о состоянии различных напольных объектов, обрабатывает данные централизации и направляет приказы соответствующим объектным контроллерам, которые, в свою очередь, управляют напольными объектами.

Система передачи данных обеспечивает передачу приказов от ЦПУ в объектные контроллеры и статусных сообщений о состоянии напольных объектов в ЦПУ через резервируемые каналы.

МПЦ EBILock 950 обеспечивает безопасность и управление движением поездов на станциях и перегонах любых размеров, конфигурации и назначений, включая станции стыкования различных видов тяги поездов. В систему интегрированы функции автоматической (АБТЦ-Е) и полуавтоматической блокировки, удаленного управления районами и парками станций, а также возможности удаленного мониторинга и интеграции с системами верхнего уровня (диспетчерской централизации и контроля).

Рис 2. Структурная схема МПЦ EBILock 950

Достоинства МПЦ EBILock 950:

*Полное соответствие европейским и мировым (CENELEC SIL4) стандартам безопасности.

*Бесконтактное управление стрелками и сигналами на основе интеллектуальных объектных контроллеров.

*Резервирование основных компонентов системы.

*Организация связи по петлевому принципу, резервирование канала связи.

*Расширенная диагностика системы, позволяющая выявлять предотказные состояния оборудования.

*Возможность централизованного или децентрализованного размещения оборудования.

*Высокий уровень готовности: применение типовых промышленных модулей, испытания программно-аппаратного комплекса осуществляются в заводских условиях, на объект поставляется полностью проверенное и отлаженное оборудование.

*Модульный принцип построения, возможность увеличения количества управляемых объектов.

Компьютерная система Ebilock-950 разработана специалистами шведской фирмы АББ Сигнал АБ для управления стрелками, сигналами и другими объектами на станции. Внедрена более чем на 100 станциях в Швеции, Норвегии, Польше, Германии, Турции, Испании и других странах мира. Система Ebilock-950, адаптированная к условиям российских железных дорог, является основным звеном МПЦ. Напольное оборудование и релейная аппаратура в МПЦ используются российского производства.

МПЦ является одной из систем последнего поколения и может применяться или как локальная система, или в составе АСУ движением поездов высшего уровня.

МПЦ относится к классу децентрализованных систем и построена по модульному принципу, где логика и безопасность поездов осуществляется в центре, а аппаратура непосредственного управления объектами вынесена в горловины станций.

Применение МПЦ позволяет, как правило, отказаться от строительства новых служебно-технических зданий, обеспечить экономию кабельной продукции и энергоресурсов, увязку с автоматизированными системами высшего уровня, сократить эксплуатационные расходы.

В состав системы входят: аппаратура управления и контроля; центральный процессорный модуль (ЦПМ); модули контейнерного типа с концентраторами и объектными контроллерами (МОК); напольное оборудование СЦБ.

Управление МПЦ осуществляется с АРМа ДСП, созданного на базе типовой ПЭВМ.

Работа МПЦ контролируется по отображению объектов на дисплее АРМа ДСП, управление осуществляется с клавиатуры АРМа.

Диагностика МПЦ и контроль технических параметров осуществляется с АРМа ШН. Этот же АРМ ведет протокол действий ДСП и работы МПЦ.

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

ЦПМ состоит из двух компьютеров, обеспечивающих логику действия МПЦ и устройств безопасности движения поездов. Один компьютер постоянно находится в работе, второй -- в горячем резерве. За счет непрерывной передачи информации с основного компьютера на резервный включение в работу резервного компьютера в случае выхода из строя основного про исходит немедленно.

Оба компьютера связаны через две петли с концентраторами расположенными в МОК. При переключении компьютеров происходит автоматическая перекоммутация петель связи с одного компьютера на другой.

Основная цель ЦПМ состоит в обработке данных таким образом, чтобы предотвратить выполнение опасных команд от системы управления.

ЦПМ обеспечивает:

» трансформацию команд от системы управления в приказы, которые безопасным образом передаются стрелкам, сигналам и другим устройствам;

» замыкание объектов в маршруте;

» искусственное и автоматическое размыкание маршрутов.

Состав ЦПМ и структурная схема взаимосвязей между модулями представлены на рисунке 2.

ЦПМ системы состоит из двух компьютеров. В состав каждого компьютера входят два аппаратных канала обработки информации -- Процессор А и Процессор В, -- реализующих соответственно диверситетные А и В программы. Все функции, к которым предъявляются требования безопасности, реализуются в двух независимых логических каналах. Функции, связанные с обеспечением интерфейса с внешними устройствами реализует сервисный процессор.

Компьютер, который находится в состоянии «горячего резерва», постоянно актуализирует данные, поэтому существуй готовность системы перейти на резервный канал в случае отказов или сбоев в основном канале обработки информации.

В системе МПЦ «Ebilock-950» основополагающим в обеспечении безопасности является использование диверситетных программ, то есть программ, эквивалентных функционально,, но различных по структуре.

Диверситет исполняемых программ предполагает прежде всего различные реакции программ на аппаратные сбои и отказы и, как следствие этого, различие в вычисляемых промежуточных и конечных результатах.

В МОК располагаются концентраторы, объектные контроллеры, релейная часть аппаратуры РЦ, кодирования станционных путей, обдувки стрелок, увязки с переездам» и другими устройствами и системами, а также устройств»» энергоснабжения.



рис 3. Структурная схема и состав ЦПМ

Для обеспечения безопасности функционирования программно-техническими средствами ЦПМ в ОК реализованы следующие основные принципы:

» использование диверситетного программирования; » периодическое сравнение входных, выходных и промежуточных результатов; » управление программным потоком;

» контроль временных параметров вычислительного процесса;

» тестирование памяти; » контрольное суммирование данных и т.д.

Система микропроцессорной централизации электрической централизации МПЦ-МПК - это новая разработка в семействе компьютерных систем на базе микро-ЭВМ программируемых контроллеров, предназначена для управления и контроля устройствами железнодорожной автоматики на станциях с помощью компьютерной техники разработки ЦКЖТ ПГУПС (Санкт-Петербург).

МПЦ-МПК в 2012 г. введена в постоянную эксплуатацию на станции Хоных Красноярской ж.д.

Информационный обмен между компонентами системы базируется на стандартных протоколах вычислительных систем и локальных сетей. Использование современных стандартных средств вычислительной техники для ввода и отображения информации не требует изготовления специализированных средств контроля и органов управления.

Отличительной особенностью системы от аналогов является безопасный бесконтактный интерфейс управления и контроля объектами, который спроектирован на принципиально новом подходе функционального преобразования сигнала.

Оборудование центральной вычислительной системы (ЦВС) имеет 100% резерв и состоит из двух параллельно и независимо функционирующих безопасных вычислительных комплектов - «основного» и «резервного», включенных в локальную вычислительную сеть. Каждый из комплектов состоит из двух РС-совместимых промышленных контроллеров и схемы для контроля функционирования комплекта. Нормально оба комплекта подключены к кодовым линиям связи с аппаратурой сопряжения с объектами управления и контроля МПЦ. Один из комплектов является активным и осуществляет реализацию управляющего воздействия на объекты и передачу информации о состоянии контролируемых объектов по каналу связи на АРМ ДСП, а второй комплект ЦВС является пассивным и находится в «горячем» резерве. Контроллеры дополнительных функций также зарезервированы.

Автоматизированное рабочее место дежурного по станции предназначено для организации пользовательского интерфейса по управлению и контролю объектами микропроцессорной централизации на станции. АРМ ДСП в минимальной конфигурации выполнено на основе двух ПЭВМ (комплекты А и Б), объединенных локальной сетью. В эту сеть также включено АРМ электромеханика, а также, при необходимости, могут быть включены другие пользователи информации о передвижении поездов на станции (АРМ оператора, маневрового, станционного диспетчеров и т.п.). Для отправления хозяйственного поезда и толкача на перегон в аппаратной ДСП устанавливается щиток ключей-жезлов. Дополнительно АРМ ДСП может комплектоваться выносными плазменными панелями.



рис. 4. Автоматизированное рабочее место ДСП МПЦ МПК

Оборудование АРМ ДСП имеет 100% резерв и состоит из двух параллельно и независимо функционирующих комплектов - «А» и «Б», включенных в локальную вычислительную сеть. Один из комплектов является активным и осуществляет реализацию управляющего воздействия на объекты и прием информации о состоянии контролируемых объектов по каналу связи от КТС УК. Второй комплект АРМ ДСП является пассивным, применяется только для отображения текущей информации и находится в «горячем» резерве. Оба комплекта в процессе работы обмениваются информацией между собой по ЛВС.

Система релейно-процессорной централизации стрелок и светофоров РПЦ-Е разработана компанией ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)».

Система РПЦ-Е предназначена для частичной модернизации существующих станций с любым количеством стрелок, оборудованных электрической централизацией, как с сохранением исполнительной группы (все существующие типовые альбомы для проектирования), так и со строительством новой исполнительной группы, выполненной по альбому МРЦ-10БН. Система позволяет сохранить существующее напольное оборудование в полном объёме.

Также, РПЦ-Е легко интегрируется с МПЦ EBILock 950, например, при строительстве нового парка и его оборудовании устройствами микропроцессорной централизации. При этом у ДСП получается единое рабочее место, и оператор управляет устройствами МПЦ и ЭЦ однотипно.

РПЦ-Е состоит из автоматизированных рабочих мест ДСП и ШН, имеющих все функции, реализованные в микропроцессорных централизациях, сервера РПЦ-Е, реализованного на промышленных компьютерах, а также из распределённых УСО. Последние выполнены на базе промышленных контроллеров в конструктиве, позволяющем размещать их, как с лицевой, так и с монтажной стороны статива с доступом к существующему монтажу.Система имеет горячее резервирование всех компонентов [5]. В ходе модернизации демонтируется наборная группа (при её наличии), и существующий пульт-табло. Станция оборудуется автоматизированными рабочими местами. Система предусматривает увязку с другими системами по каналам передачи данных. В 2012-м году РПЦ-Е введена в постоянную эксплуатацию на станции Абакан Красноярской ж.д. (114 стрелок). Схемы наборной группы БМРЦ предназначены д ля реализации маршрутного способа управления стрелками и светофорами. Поэтому.

Рис. 5. Аппаратура РПЦ-Е

1.4 Анализ работы наборной группы БМРЦ

реле, находящиеся в наборных блоках, фиксируют действия дежурного по станции на пульте управления, автоматизируют перевод ходовых и охранных стрелок по трассе маршрута и открытие одного или нескольких светофоров. В наборной группе используются следующие типовые блоки:

* НПМ-69--блок; правления поездными светофорами с маневровыми показаниями (выходными, маршрутными); кроме того, он используется для управления входным светофором и маневровым светофором с участка пути за этим входным светофором; применяется также для конечной поездной кнопки;

* HMI--блок управления одиночным маневровым светофором, расположенным на границе двух стрелочных изолированных участков; применяется также для вариантной кнопки;

* НМIД--дополнительный блок на шесть блоков типа HMI: содержит шесть кнопочных реле повторителей кнопок пульта управления;

* НМIIП--блок управления маневровым светофором, разрешающим передвижения из нецентрализованной зоны, а также для одного из двух светофоров с участка пути или для одного из двух светофоров, установленных в створе (на одной ординате);

* НМIIАП--блок управления вторым светофором с участка пути или светофорами в створе; применяется совместно с блоком НМНП;

* НСОх2--блок управления двумя одиночными стрелками;

* НСС--блок управления спаренными стрелками;

* НН--блок направления, фиксирующий вид и направление задаваемых маршрутов;

* НПС--блок, управляющий последовательным переводом стрелок при магистральном питании рабочих цепей СЭП; содержит три комплекта управляющей аппаратуры;

* БДШ-20--блок, предназначенный для включения угловых кнопочных реле в блоках НСС, содержит схемы диодной развязки.

Блоки маршрутного набора соединяются в соответствии с топологией путевого развития горловины станции четырьмя электрическими цепями.

Таблица 1.

№	Обозначение в схеме	Наименование	Назначение
1	КН, НКН	Цепь кнопочных реле	Отключение кнопочных реле: в блоках начальных кнопок при срабатывании ПУ или МУ первой стрелки, а в блоках конечных кнопок -- при срабатывании реле ПУ или МУ последней стрелки
2	АКН	Цепь автоматических кнопочных реле	Включение автоматических кнопочных реле в промежуточных блоках HMI и НIIПАП, если кнопки этих блоков не нажимались
3	ПУ, МУ	Цепь управляющих-стрелочных реле	Включение управляющих стрелочных реле по элементам маршрута (реле ПУ и МУ между двумя соседними кнопками)
4	СС	Схема соответствия	Проверка правильного выполнения управляющих команд ( контакты реле ПУ или МУ) по переводу ходовых охранных стрелок (контакты реле ПК или МК)

Таблица 1. Наименование основных цепей маршрутного набора

Маршрутный набор в основном предназначен дня автоматизации перевода стрелок в устанавливаемом маршруте, поэтому в блоках маршрутного набора используются кодовые реле типа КДР. Рассмотрим их обозначения, типы, выполняемые функции, р также моменты включения и выключения этих реле.

Кнопочные реле К (КДР1- 280)--реле-повторители кнопок; устанавливаются в блоках НМ1Д, НМIIП, HMIIAП; срабатывают при нажатии соответствующей кнопки с проверкой наличия питания в полюсе ПК (СПБ-К); отключаются при отпускании кнопки.

Кнопочные реле НКН (КДР1 280) устанавливаются в блоках НПМ-69 и HMI; в блоках НПМ-69 включаются при нажатии поездных кнопок; в блоках HMI -- при нажатии кнопок в качестве начальных или вариантных; если блок HMI является промежуточным и кнопка этого блока не нажимается, то реле НКН включается через контакт реле АКН; реле НКН выключаются при срабатывании реле ПУ, МУ.

Кнопочные реле КН (КДР1-280) размещаются в блоках НПМ-69, HMI, НМПП, НМПАП; в блоках НПМ-69 включаются при нажатии маневровых кнопок; в блоках HMI--при нажатии кнопок в качестве конечных или вариантных; в блоках НМIIП и НМIIАП--при нажатии соответствующих кнопок в качестве начальных, вариантных или конечных; реле КН выключаются при срабатывании реле ПУ, МУ.

Автоматические кнопочные реле АКН (КДР1 М-3,8) устанавливаются в блоках HMI и НМПАП; предназначены для включения кнопочных реле в блоках HMI, НМIIП и НМIIАП при задании маршрутов, содержащих более одного элемента, если кнопки этих блоков не нажимались; выключаются при отключении кнопочных реле НКН и КН начала маршрута.

Угловые кнопочные реле УК (КДР1 М-435) размещаются в блоках НСС; предназначены для выбора трассы основного маршрута при наличии вариантов движения; включаются и выключаются контактами кнопочных реле НКН и КН в блоках начала и конца маршрута.

Реле направления П, О, ПМ, ОМ (КДР1 М-120) устанавливаются в блоке направления НН; используются для фиксации начала, вида и направления передвижения в поездных и маневровых маршрутах; реле П и О включаются через контакты кнопочных реле НКН блока начала маршрута, а реле ПМ и ОМ--через контакты вспомогательных реле ВПМ и ВОМ; отключаются при выключении всех кнопочных реле.

Вспомогательные реле направления ВПМ и ВОМ (КДР1-280) устанавливаются в блоке направления НН; предназначены для включения реле ПМ и ОМ при нажатии начальной маневровой кнопки, а также для отключения полюса питания ПК (СПБ-К) при нажатии вариантной кнопки или при вспомогательном управлении; отключаются при выключении соответствующего кнопочного реле.

Противоповторные реле ОП, ПП, МП (КДР1 М-280) размещаются в блоках НПМ-69, HMI, НМПП, НМПАП; предназначены д ля включения сигнальных реле, исключают самопроизвольное повторное открытие светофора после использования маршрута; включаются в блоке начальной кнопки от соответствующей шины направления; отключаются тыловым контактом сигнального реле после открытия светофоров; после выключения противоповторных реле маршрутный набор приходит в исходное состояние.

Рис.6. Расположение приборов в блоках наборной группы

Вспомогательные конечные реле ВК, ВКМ (КДР1 М-435) размещаются в блоках НПМ-69, HMI, НМIIП, НМIIАП; предназначены для определения конца маршрута; реле ВКМ включают конечные маневровые реле КМ исполнительной группы; включаются в блоке конечной кнопки; выключаются контактом замыкающего реле 3 последней секции маршрута.

Вспомогательные промежуточные реле ВП (КДР1 М-435) размещаются в блоках HMI, НМПП, НМПАП; предназначены д ля замыкания цепей реле ПУ и МУ по элементам маршрута; включаются контактами кнопочных реле промежуточных блоков от шин направления; выключаются контактом замыкающего реле З.

Управляющие стрелочные реле ПУ, МУ (КДР1 М-3,8) устанавливаются в блоках НСО и НСС; используются для пуска ходовых и охранных стрелок по трассе маршрута; включаются контактами реле ОП, МП, ВК, ВКМ, ВП по элементам маршрута и отключаются при их выключен

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ БЛОКА НПМ-69 НАБОРНОЙ ГРУППЫ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ РЕЛЕ БЛОКА

2.1 Разработка и анализ алгоритма работы блока НПМ-69 наборной группы реле ВКМ, ВК, КН, НКН, ОП, ПП, включая цепи КН, АКН, ПУ,МУ, соответствия

В типовых блоках наборной группы для набора маршрута в схеме кнопочных реле используются следующие реле: повторитель кнопки управления светофором К, кнопочные КН и НКН; противоповторные ПП, ОП, МП; вспомогательное конечное маневровое ВКМ; вспомогательное конечное поездное ВК; вспомогательное промежуточное ВП; автоматическое кнопочное АКН.

Кнопочные реле служат для фиксации нажатия маршрутной кнопки на пульте управления.

Кнопочные реле нормально находятся без тока и включаются:

? от нажатия кнопок;

? через контакты автоматических кнопочных реле (АКН).

Кнопочные реле получают питание по первой цепи межблочных соеди-

нений и выключаются после срабатывания стрелочных управляющих реле ПУ или МУ или сигнального реле. Контакт сигнального реле необходим для того, чтобы выключить кнопочное реле при повторном открытии сигнала, так как повторное открытие происходит нажатием одной кнопки и реле ПУ и МУ не срабатывают.

Питание ПК выключается после нажатия двух кнопок маршрута и тем самым завершает набор элементарного маршрута. Нажатие третьей кнопки не приводит к срабатыванию кнопочного реле до момента обесточивания всех реле КН между двумя первыми кнопками. Это необходимо для того, чтобы реле К не выключалось при отключении питания ПК, если кнопка остается нажатой. Иначе реле К сработало бы повторно после появления питания ПК и включило бы реле КН начала маршрута по этому светофору.

При необходимости прекратить действие маршрутного набора кнопочные и все другие реле маршрутного набора обесточиваются снятием напряжения с проводов питания ПН, ПГ и МГ нажатием общей кнопки «Отмена набора».

Реле противоповторные ОП, ПП и МП, вспомогательные промежуточные ВП, конечные ВК и ВКМ являются реле второго каскада и включаются контактами кнопочных реле от проводов направления. Питание в последние подается в зависимости от рода и направления маршрута, определяемого нажатием начальной кнопки. Эти реле блокируются и остаются под током до полной установки маршрута. Они в свою очередь включают автоматические кнопочные реле (вторая цепь реле маршрутного набора), управляющие стрелочные реле (третья цепь реле маршрутного набора), которые выключают кнопочные реле (первая цепь).

Противоповторные реле определяют начало маршрута и его род в схемах маршрутного набора. К ним относятся:

? ПП - поездное противоповторное реле;

? ОП - общее противоповторное реле;

? МП - маневровое противоповторное реле. Контакты противоповторных реле участвуют во включении начальных (схема соответствия - четвертая цепь маршрутного набора), контрольно-секционных (первая цепь исполнительных схем) и сигнальных реле (вторая цепь исполнительных схем).

При установке маневрового маршрута нажатие кнопки приводит к включению кнопочного реле КН, реле направления ПМ, которое подает питание в шину ЧМ. От этой шины срабатывает реле ОП в блоке НПМ. После выключения кнопочных реле ОП и ПП остаются включенными через тыловой контакт кнопочных реле и собственный фронтовой контакт: Контакты вспомогательных реле ВКМ, ВК и контакты противоповторных реле МП, ОП и ПП из общей для всей станции схемы маршрутного набора выделяют часть, относящуюся к устанавливаемому маршруту.

Для установки маршрутов по основному варианту нажатием только двух кнопок (начала и конца маршрута) применяется схема автоматических кнопочных реле. Схема включения реле АКН образует вторую цепь общей схемы маршрутного набора. Реле АКН находятся в блоках НМI и НМIIАП. Цепь АКН проходит по клеммам 1-2 и 2-2 блоков маршрутного набора [6].

Для питания схемы реле АКН во все сигнальные блоки принято со стороны четного направления подавать полюс МИ, а со стороны нечетного - П. централизация сигнал поездной маршрут

В конце маневрового маршрута контактом реле ВКМ включается конечное маневровое реле КМ, которое определяет конец маршрута в цепях исполнительной группы реле. В цепь реле КМ введен контакт замыкающего реле последней секции в маршруте.

1-При задании поездного маршрута от сигнала Н нажимается кнопка ННК в качестве начальной и срабатывает реле НКН.

2-Это приводит к срабатыванию, реле направления П, которое подключает питание в шину Н. От этой шины включается реле ОП,

3-Затем реле ПП:

4-Затем реле НКН становится на цепь блокировки через контакты общего противоповторного реле ОП. 5-6-После этого противоповторные реле ОП и ПП самоблокируются через свои фронтовые контакты и через фронтовой контакт реле НКН.

Рис 7. Алгоритм установки поездного маршрута

Питание в схему АКН подается через контакты кнопочных реле начала и конца маршрута, противоповторного реле в начале маршрута и вспомогательного конечного реле в конце.

Задержка на включение реле АКН до срабатывания реле ОП и ВКМ обеспечивает настройку схемы контактами реле УК.

Реле АКН выключается после обесточивания кнопочных реле.

Схема соответствия является четвертой цепью маршрутного набора и служит для включения начальных реле в исполнительной группе и проверки соответствия фактического положения стрелок и команды на их перевод. Соответствие проверяется замыканием контактов ПУ - ПК и МУ - МК [7].

Необходимость в схеме соответствия вызвана тем, что задание на перевод стрелок и задание на открытие светофора выдаются одновременно. Поэтому при отсутствии указанной схемы маршрут мог бы установиться по тем положениям стрелок, которые сохранились от предыдущего маршрута.

Начало маршрута в цепи соответствия определяется контактом противоповторного реле, конец поездного маршрута - контактом ВК, а конец маневрового - контактом ВКМ.

Рис 8. Алгоритм установки поездного маршрута



Рис. 9 Алгоритм самоблокировки противоповторных реле после выключения кнопочных реле

После выключения кнопочных реле, ОП и ПП остаются включенными через тыловой контакт кнопочных реле и собственный фронтовой контакт:

Microsoft Visual Studio -- линейка продуктов компании Microsoft, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, Xbox, Windows Phone .NET Compact Framework и Silverlight.



Рис. 10. Aлгоритм установки маневрового маршрута

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода с поддержкой технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и отладчик машинного уровня.



Рис. 11. Алгоритм установки маневрового маршрута при нажатии кнопки как конечная

Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных. Visual Studio позволяет создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (как, например, Subversion и Visual SourceSafe), добавление новых наборов инструментов (например, для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования) или инструментов для прочих аспектов процесса разработки программного обеспечения (например, клиент Team Explorer для работы с Team Foundation Server).

Рис. 12. Алгоритм установки поездного маршрута при нажатии кнопки как конечной

2.2 Исследование вопроса использования специализированного программного обеспечения, языка С#, WPF для решения поставленной технической задачи

XAML (англ. eXtensible Application MarkupLanguage) -- расширяемый язык разметки для приложений -- основанный на XML язык разметки для декларативного программирования приложений, разработанный Microsoft.

Модель приложений Vista включает объект Application. Его набор свойств, методов и событий позволяет объединить веб-документы в связанное приложение. Объект Application контролирует выполнение программы и генерирует события для пользовательского кода. Документы приложения пишутся на XAML. Впрочем, с помощью XAML описывается, прежде всего, пользовательский интерфейс. Логика приложения по-прежнему управляется процедурным кодом (С#, VB, JavaScript и т. д.). XAML может использоваться как для браузер-базированных приложений, так и для локальных настольных приложений.

XAML включает основные четыре категории элементов: панели, элементы управления, элементы, связанные с документом и графические фигуры. Заявлено 7 классов панелей, которые задают принципы отображения вложенных в них элементов. Для задания положения элементов относительно границ родительской панели используются атрибуты на манер свойств в объектно-ориентированных языках. Подобный синтаксис не очень вяжется с рекомендациями CSS, но будет привычен программистам настольных приложений.

Приложения, объявленные в XAML, могут включать множество страниц. Элемент управления PageViewer позволяет разбивать содержание на страницы и обеспечивает навигацию по ним. Элемент ContextMenu помогает в создании навигационных меню приложения. Код процедурного языка может быть размещён непосредственно в файле XAML или же назначен при сборке проекта.

XAML -- это декларативный язык разметки. С точки зрения модели программирования .NET Framework язык XAML упрощает создание пользовательского интерфейса для приложения .NET Framework. Можно создать видимые элементы пользовательского интерфейса в декларативной разметке XAML, а затем отделить определение пользовательского интерфейса от логики времени выполнения, используя файлы кода программной части, присоединенные к разметке с помощью определений разделяемых классов. Язык XAML напрямую представляет создание экземпляров объектов в конкретном наборе резервных типов, определенных в сборках. В этом заключается его отличие от большинства других языков разметки, которые, как правило, представляют собой интерпретируемые языки без прямой связи с системой резервных типов. Язык XAML обеспечивает рабочий процесс, позволяющий нескольким участникам разрабатывать пользовательский интерфейс и логику приложения, используя потенциально различные средства [9].

При представлении в виде текста файлы XAML являются XML-файлами, которые обычно имеют расширение .xaml. Файлы можно сохранять в любой кодировке, поддерживаемой XML, но обычно используется кодировка UTF.

XAML - не является обязательной частью приложения, мы вобще можем обходиться без него, создавая все элементы в файле связанного с ним кода на языке C#. Однако использование XAML все-таки несет некоторые преимущества:

Таблица 2. Элементы WPF

Возможность отделить графический интерфейс от логики приложения, благодаря чему над разными частями приложения могут относительно автономно работать разные специалисты: над интерфейсом - дизайнеры, над кодом логики - программисты. Компактность, понятность, код на XAML относительно легко поддерживать.

...