RU2726243C1 - Two-channel rail traffic control system - Google Patents
Two-channel rail traffic control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726243C1 RU2726243C1 RU2020105409A RU2020105409A RU2726243C1 RU 2726243 C1 RU2726243 C1 RU 2726243C1 RU 2020105409 A RU2020105409 A RU 2020105409A RU 2020105409 A RU2020105409 A RU 2020105409A RU 2726243 C1 RU2726243 C1 RU 2726243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- inputs
- modules
- outputs
- objects
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/60—Testing or simulation
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в области железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно в устройствах для управления движением поездов.The invention relates to railway transport and can be used in the field of railway automation and telemechanics, namely in devices for controlling the movement of trains.
Известна централизованная система управления движением железнодорожного транспорта имеющая иерархическое двухуровневое строение, реализованное аппаратно-программными средствами, и дополнительно включающая третий иерархический уровень, сопряженный с системами верхнего уровня, при этом первый уровень сопряжения со стационарными системами включает контролируемые пункты, в которые встроены устройства сопряжения с системами безопасности станции, упомянутые контролируемые пункты соединены в закольцованную линейную цепочку для обмена информацией друг с другом, один из контролируемых пунктов связан с электрической централизацией через контроллеры дискретных сигналов для съема информации и с блоками телеуправления для управления низовой автоматикой, другой контролируемый пункт связан с микропроцессорной централизацией через устройство сопряжения - компьютерный стык, а самый первый контролируемый пункт линейной цепочки подключен к основному каналу «А», а самый последний - к резервному каналу «Б», при этом для стыковки первого уровня со вторым уровнем предназначена необслуживаемая рабочая станция PC «СВЯЗЬ», которая связана локально-вычислительной сетью для передачи поступающей информации, все элементы второго уровня объединены упомянутой локально-вычислительной сетью, которая включает многомониторное автоматизированное рабочее место поездного диспетчера для управления устройствами, состоящее из нескольких мониторов - один для управления и несколько - для просмотра поездного положения по всему диспетчерскому участку, автоматизированное рабочее место дежурного механика центрального поста, рабочую станцию PC «ФАЙЛ-СЕРВЕР» для сохранения архива, упомянутое автоматизированное рабочее место дежурного механика центрального поста выполнено с возможностью контроля обслуживающим персоналом работы всех устройств системы в режиме реального времени, а также состоянием устройств сигнализации, централизации и блокировки, считанного из архива поездного положения PC «ФАЙЛ-СЕРВЕР», а также сервер расчета графика исполненного движения, третий уровень сопряжения с системами верхнего уровня включает две сетевых карты, по одной из которых на PC «ШЛЮЗ» поступает информация о состояниях объектов с PC «СВЯЗЬ», а по другой карте PC «ШЛЮЗ» передает информацию через узел межсетевого взаимодействия потребителям телесигналов, которыми являются системы ведения графика исполненного движения, системы технической диагностики и мониторинга, интеллектуальные системы управления железнодорожным транспортом, табло коллективного пользования (RU 2628004, B61L 27/00, 14.08.2017).A centralized railway traffic control system is known having a hierarchical two-level structure implemented by hardware and software, and further comprising a third hierarchical level interfaced with upper-level systems, while the first level of interfacing with stationary systems includes controlled points in which devices for interfacing with systems are integrated safety stations, the mentioned control points are connected in a looped linear chain for exchanging information with each other, one of the control points is connected to electrical centralization via discrete signal controllers for information retrieval and to telecontrol units for controlling lower-level automation, the other controlled point is connected to microprocessor centralization through the interface device is a computer joint, and the very first controlled point of the linear chain is connected to the main channel “A”, and the latest to the backup channel “B” moreover, for joining the first level with the second level, the maintenance-free PC “COMMUNICATION” workstation is designed, which is connected by a local-area network for transmitting incoming information, all elements of the second level are connected by the mentioned local-area network, which includes a multi-monitor workstation for the train dispatcher for device management, consisting of several monitors - one to control and several - to view the train position throughout the dispatch area, the automated workstation of the duty mechanic of the central post, the PC workstation FILE SERVER to save the archive, the mentioned automated workstation of the duty mechanic of the central the post was made with the possibility of maintenance staff monitoring the operation of all system devices in real time, as well as the status of alarm, centralization and blocking devices read from the archive file of the train position of the PC “FILE SERVER”, as well as Ver the calculation of the schedule of the executed movement, the third level of interfacing with top-level systems includes two network cards, one of which receives information on the status of objects from the COMMUNICATION PC on the Gateway PC, and transfers information through the node on the other Gateway PC card interworking to consumers of television signals, which are systems for maintaining the schedule of executed traffic, systems for technical diagnostics and monitoring, intelligent railway control systems, and collective use displays (RU 2628004, B61L 27/00, 08/14/2017).
Эта система контролирует состояние большого количества объектов на станциях и перегонах с возможностью осуществления функций управления, обеспечивающая выполнение основных функций по контролю состояния объектов и управлению маршрутами, стрелками светофорами и другими объектами станции и прилегающих перегонов с соблюдением требований безопасности движения поездов, в соответствии с принципами, принятыми в существующих устройствах электрической централизации, а также обеспечивающая сбор данных о состоянии объектов управления и отдельных релейных схем путем циклического опроса датчиков.This system monitors the state of a large number of objects at stations and stages with the possibility of implementing control functions, which provides the basic functions of monitoring the state of objects and managing routes, traffic lights and other objects of the station and adjacent stages in compliance with the safety requirements for train traffic, in accordance with the principles, adopted in existing electrical centralization devices, as well as providing data collection on the status of control objects and individual relay circuits by cyclic interrogation of sensors.
Известная система имеет недостаточный уровень полноты безопасности, поскольку для снижения ее стоимости часть удаленных от центра управления периферийных объектов первичного управления движением железнодорожных транспортных средств выполняются одноканальными.The known system has an insufficient level of safety integrity, since in order to reduce its cost, part of the peripheral objects of primary control of the movement of railway vehicles remote from the control center are performed by single-channel ones.
В качестве прототипа принята двухканальная система для регулирования движения железнодорожных транспортных средств, содержащая установленные на релейном пункте железнодорожной станции два процессорных комплекта, работающих синхронно по одинаковой программе, схему встроенного аппаратного контроля, к которой подключены указанные процессорные комплекты и которая предназначена для сравнения работы процессорных комплектов и воздействия на работу системы, если один из комплектов неисправен, при этом она представляет собой моноблочную конструкцию и имеет многомодульную структуру, включающую в себя модуль центрального процессора, состоящего из упомянутых двух процессорных комплектов, по меньшей мере, один интерфейсный модуль сбора информации о состоянии объектов контроля железнодорожной станции и прилегающих перегонов, содержащий токовые входы и выходы, предназначенные для подключения к контактам реле объектов контроля, по меньшей мере, железнодорожной станции, интерфейсные модули формирования управляющих сигналов, воздействующих на исполнительные устройства электрической централизации, и интерфейсные модули передачи ответственных команд, причем модуль центрального процессора установлен в моноблоке на первом месте рядом с блоком питания, а упомянутые интерфейсные модули установлены за процессорным модулем, при этом все модули связаны между собой системной шиной, которая состоит из двух идентичных шин, каждая из которых подключена к соответствующему процессорному комплекту (RU 2286279, B61L 27/04, 27.10.2006).As a prototype, a two-channel system for regulating the movement of railway vehicles was adopted, containing two processor sets installed on the relay station of the railway station operating synchronously according to the same program, an integrated hardware control circuit to which these processor sets are connected and which is designed to compare the operation of processor sets and impacts on the operation of the system if one of the sets is faulty, while it is a monoblock design and has a multi-module structure, including a central processor module consisting of the two processor sets mentioned, at least one interface module for collecting information about the state of monitoring objects railway station and adjoining hauls, containing current inputs and outputs intended for connecting to the relay contacts of the monitoring objects, at least the railway station, interface forming modules control signals acting on actuators of electrical centralization, and interface modules for transmitting critical commands, with the central processor module installed in a monoblock in first place next to the power supply, and the said interface modules are installed behind the processor module, while all modules are connected by a system bus , which consists of two identical buses, each of which is connected to the corresponding processor kit (RU 2286279, B61L 27/04, 10.27.2006).
Известная система имеет недостаточный уровень полноты безопасности, поскольку для обеспечения надежности и снижения ее стоимости часть удаленных от центра управления периферийных объектов первичного управления движением железнодорожных транспортных средств выполняются одноканальными.The known system has an insufficient level of safety integrity, since to ensure reliability and reduce its cost, part of the remote peripheral objects of primary control of the movement of railway vehicles remote from the control center are single-channel.
Технический результат изобретения заключается в повышении уровня полноты безопасности без существенного усложнения ее аппаратуры двухканальным построением удаленных от центра управления объектов первичного управления движением железнодорожных транспортных средств.The technical result of the invention is to increase the level of safety completeness without significantly complicating its equipment with two-channel construction of primary railway traffic control objects remote from the control center.
Технический результат достигается тем, что в двухканальной системе для регулирования движения железнодорожных транспортных средств, содержащей размещенные в блоке центрального управления два процессорных комплекта, предназначенных для синхронной работы по одинаковым программам, и модуль встроенного аппаратного контроля работы процессорных комплектов, входы/выходы которого подключены к соответствующим выходам/входам процессорных комплектов, и модули сбора данных с удаленных устройств управления, связанных с соответствующими им исполнительными объектами систем железнодорожной автоматики, снабженными модулями безопасных выходов, предназначенных для реализации ответственных команд управления исполнительными объектами, и выполненых с возможностью перевода своих исполнительных объектов в состояние защитного отключения или защитного отказа при возникновении внезапных одиночных неисправностей, а также при возникновении постепенных отказов, согласно изобретению каждый из процессорных комплектов снабжен одинаковым программным модулем симуляторов исполнительных объектов систем железнодорожной автоматики, выполненным на основе компьютерных моделей, использующих метод компонентных цепей, при этом первые входы каждого процессорного комплекта через первую группу каналов связи соединены с выходами соответствующих модулей сбора данных, а выход одного из процессорных комплектов через вторую группу каналов связи соединен с входами управления защитным конфигурированием и/или отключением соответствующих модулей безопасных выходов исполнительных объектов, вторые входы процессорных комплектов соединены с соответствующими выходами блока сбора данных о внешних условиях работы исполнительных объектов систем железнодорожной автоматики.The technical result is achieved in that in a two-channel system for regulating the movement of railway vehicles, containing two processor sets located in the central control unit for synchronous operation according to the same programs, and an integrated hardware control module for processor sets, the inputs / outputs of which are connected to the corresponding outputs / inputs of processor kits, and data collection modules from remote control devices associated with their respective executive objects of railway automation systems, equipped with safe output modules designed to implement critical commands for managing executive objects, and configured to transfer their executive objects to a protective state shutdown or protective failure in the event of sudden single faults, as well as in the event of gradual failures, according to the invention, each of the processor sets equipped with the same software module for simulators of executive objects of railway automation systems, made on the basis of computer models using the component circuit method, the first inputs of each processor set through the first group of communication channels connected to the outputs of the respective data acquisition modules, and the output of one of the processor sets through the second the group of communication channels is connected to the control inputs for protective configuration and / or disconnection of the corresponding modules for safe exits of executive objects, the second inputs of the processor sets are connected to the corresponding outputs of the data acquisition unit about the external operating conditions of executive objects of railway automation systems.
На чертеже (Фиг. 1) приведена функциональная схема двухканальной системы для регулирования движения железнодорожных транспортных средств. На фиг. 2 приведена блок схема компонентной модели для построения программного модуля симулятора технологии объекта систем железнодорожной автоматики.The drawing (Fig. 1) shows a functional diagram of a two-channel system for regulating the movement of railway vehicles. In FIG. Figure 2 shows a block diagram of a component model for constructing a software module for a simulator of technology for an object of railway automation systems.
Двухканальная система для регулирования движения железнодорожных транспортных средств содержит размещенные в блоке 1 центрального управления два процессорных комплекта 2 и 3, предназначенных для синхронной работы по одинаковым программам, и модуль 4 встроенного аппаратного контроля работы процессорных комплектов, входы/выходы которого подключены к соответствующим выходам/входам процессорных комплектов 2 и 3, и модули 5 сбора данных с удаленных устройств 6 управления, связанных с соответствующими им исполнительными объектами 7 систем железнодорожной автоматики, снабженными модулями 8 безопасных выходов, предназначенных для реализации ответственных команд управления исполнительными объектами 7, и выполненых с возможностью перевода своих исполнительных объектов в состояние защитного отключения или защитного отказа при возникновении внезапных одиночных неисправностей, а также при возникновении постепенных отказов, каждый из процессорных комплектов 2 (3) снабжен одинаковым программным модулем 9 (10) симуляторов исполнительных объектов систем железнодорожной автоматики, выполненным на основе компьютерных моделей, использующих метод компонентных цепей, при этом первые входы каждого процессорного комплекта 2 (3) через первую группу каналов 11 связи соединены с выходами соответствующих модулей 5 сбора данных, а выход одного из процессорных комплектов 2 (3) через вторую группу каналов 12 связи соединен с входами управления защитным конфигурированием и/или отключением соответствующих модулей 8 безопасных выходов исполнительных объектов, вторые входы процессорных комплектов 2 (3) соединены с соответствующими выходами блока 13 сбора данных о внешних условиях работы исполнительных объектов систем железнодорожной автоматики.The two-channel system for regulating the movement of railway vehicles contains two processor sets 2 and 3, located in the central control unit 1, intended for synchronous operation according to the same programs, and a module 4 for integrated hardware control of the operation of the processor sets, the inputs / outputs of which are connected to the corresponding outputs / inputs processor kits 2 and 3, and modules 5 for collecting data from remote control devices 6, associated with corresponding executive objects 7 of railway automation systems, equipped with modules 8 of safe outputs, designed to implement critical commands for controlling executive objects 7, and configured to transfer their executive objects in a state of protective shutdown or protective failure in the event of sudden single faults, as well as in the event of gradual failures, each of the processor sets 2 (3) is equipped with the same software module 9 (10) simulators of executive objects of railway automation systems based on computer models using the component circuit method, the first inputs of each processor set 2 (3) through the first group of communication channels 11 connected to the outputs of the corresponding data collection modules 5, and the output of one of the processor sets 2 (3) through the second group of communication channels 12 is connected to the inputs for controlling the protective configuration and / or disconnection of the corresponding modules 8 of the safe outputs of the executive objects, the second inputs of the processor sets 2 (3) are connected to the corresponding outputs of the data collection unit 13 external working conditions of executive objects of railway automation systems.
Модуль 4 встроенного аппаратного контроля работы процессорных комплектов исключает работы системы, если хотя бы один из них неисправен.Module 4 of the built-in hardware control over the operation of processor kits excludes system operation if at least one of them is faulty.
Модули 5 сбора данных обеспечивают сбор диагностических й прогнозных данных о функционировании соответствующих исполнительных объектов 7 и сбор данных от их интерфейсов визуализации и интерфейсов ввода команд местного управления операторами этих исполнительных объектов, а также сбор данных о функционировании соответствующих устройств 6 управления соответствующими исполнительными объектами.The data acquisition modules 5 provide for collecting diagnostic and predictive data on the functioning of the corresponding executive objects 7 and collecting data from their visualization interfaces and input interfaces for local commands of the operators of these executive objects, as well as collecting data on the functioning of the corresponding control devices 6 for the corresponding executive objects.
Двухканальная система для регулирования движения железнодорожных транспортных средств работает следующим образом.Two-channel system for regulating the movement of railway vehicles operates as follows.
Блок 1 центрального управления формирует управляющие команды для стрелочных переводов, светофоров, железнодорожных переездов и других объектов станции и прилегающих перегонов, а также для бортовых устройств управления движением поездов, с соблюдением требований безопасности движения поездов в соответствии с принципами принятыми в существующих устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики. При этом осуществляется сбор данных о состоянии объектов управления путем циклического опроса встроенных в них датчиков и передачи данных от удаленных от блока 1 центрального управления объектов по первой группе каналов 11 проводной и/или беспроводной стационарной связи, или мобильной радиосвязи.The central control unit 1 generates control commands for turnouts, traffic lights, level crossings and other station facilities and adjacent lines, as well as for on-board train control devices, in compliance with train safety requirements in accordance with the principles adopted in existing railway automation and telemechanics devices . In this case, data is collected on the state of the control objects by cyclically polling the sensors built into them and transmitting data from objects remote from the central control unit 1 via the first group of channels 11 of wired and / or wireless fixed communication, or mobile radio communication.
При оценке состояния объекта железнодорожной автоматики и телемеханики осуществляется накопление и обработка данных, обеспечивающие их требуемую достоверность. Цепи, обеспечивающие взаимодействие с реле, гальванически развязаны.When assessing the condition of the railway automation and telemechanics facility, data are accumulated and processed to ensure their required reliability. The circuits providing interaction with the relay are galvanically isolated.
Безопасное функционирование системы обеспечивается двумя процессорными комплектами 2 и 3 вместе со встроенными в каждый из них, одинаковыми программными модулями 9, 10 симуляторов, работающими синхронно по одинаковой программе. Программные модули 9, 10 симуляторов через первую группу каналов 11 связи получают для своей работы от соответствующих модулей 5 сбора данных диагностические и прогнозные данные о функционировании соответствующих исполнительных объектов 7, данные функционировании их интерфейсов визуализации и интерфейсов ввода команд местного управления операторами этих исполнительных объектов 7, а также данные о функционировании соответствующих устройств 6 управления. Процессы работы двух процессорных комплектов 2 и 3 комплектов сравниваются модулем 4 встроенного аппаратного контроля, защищенным от опасных отказов. При опасном отказе одного из комплектов 2 или 3 исключается возможность реализации исполнительными объектами 7 ответственных команд управления.The safe functioning of the system is ensured by two processor sets 2 and 3, together with the same software modules 9, 10 simulators built into each of them, working synchronously using the same program. The software modules 9, 10 simulators through the first group of communication channels 11 receive, for their work, from the respective data collection modules 5 diagnostic and predictive data on the functioning of the corresponding executive objects 7, data on the functioning of their visualization interfaces and input interfaces of the local control commands of the operators of these executive objects 7, as well as data on the operation of the respective control devices 6. The operation processes of two processor sets 2 and 3 sets are compared by module 4 of the built-in hardware control, protected from dangerous failures. In the event of a dangerous failure of one of the sets 2 or 3, the possibility of the implementation by executive objects of 7 responsible management teams is excluded.
Под опасным отказом понимается неработоспособное состояние, при котором формируется динамический управляющий сигнал во время несинхронной работы каналов (защитный отказ - это неработоспособное состояние, при котором динамический управляющий сигнал не формируется во время синхронной работы каналов). Защитное отключение - это работоспособное состояние, при котором динамический управляющий сигнал не формируется во время несинхронной работы каналов. Для перехода в состояние защитного отключения по каналам 12 связи соответствующим модулям 8 безопасных выходов соответствующих исполнительных объектов 7 из процессорного комплекта 2 передается кодовый сигнал защитного отключения. Посылка этого кодового сигнала инициализируется модулем 4 встроенного аппаратного контроля, воздействующим на этот процессорный комплекта 2 при обнаружении опасных расхождений в работе комплектов 2 и 3. Для принятия такого решения автоматически, в сложных ситуациях процессорные комплекты могут использовать программное обеспечение с элементами искусственного интеллекта. При выработке интеллектуальных решений комплекты 2 и 3 могут использовать данные из модуля 13 сбора данных о внешних условиях работы исполнительных объектов 7 систем железнодорожной автоматики, например, данные об устройствах на соседних блок участках или рельсовых цепях.Dangerous failure means an inoperative state in which a dynamic control signal is generated during non-synchronous operation of the channels (protective failure is an inoperative state in which a dynamic control signal is not generated during synchronous operation of the channels). Protective shutdown is a working state in which a dynamic control signal is not generated during non-synchronous operation of channels. To enter the protective shutdown state through communication channels 12, the corresponding protective shutdown code signal is transmitted to the corresponding modules 8 of the safe outputs of the corresponding executive objects 7 from the processor set 2. The sending of this code signal is initialized by the built-in hardware control module 4, which acts on this processor set 2 upon detection of dangerous discrepancies in the operation of sets 2 and 3. To make this decision automatically, in difficult situations, processor sets can use software with artificial intelligence elements. In developing intelligent solutions, kits 2 and 3 can use data from module 13 for collecting data on the external working conditions of executive objects 7 of railway automation systems, for example, data on devices in neighboring block sections or rail circuits.
В режиме защитного отказа не формируется напряжение безопасности, не проводится никаких измерений входного сигнала ни одним из каналов обработки и имеется минимальный набор исполняемых функций. Выход из режима защитного отказа возможен только при подаче сигнала сброса на каналы обработки. Чтобы обеспечить автоматический выход из защитного отказа, устройства содержит специальные изолированные элементы синхронизации (на чертеже не показаны), которые формируют сигналы сброса и синхронизации, при условии отсутствия напряжения безопасности в течение длительного времени, например, превышающего 15 с.In the protective failure mode, no safety voltage is generated, no measurements of the input signal are made by any of the processing channels, and there is a minimal set of executable functions. Exiting the protective failure mode is possible only when a reset signal is applied to the processing channels. To provide an automatic exit from a protective failure, the device contains special isolated synchronization elements (not shown in the drawing) that generate reset and synchronization signals, provided that there is no safety voltage for a long time, for example, exceeding 15 s.
Обнаружение неисправных состояний обеспечивается в комплектах 2, 3 за счет защищенного кодирования, с большим кодовым расстоянием d, например, d≥4.Fault conditions are detected in sets 2, 3 due to secure coding, with a large code distance d, for example, d≥4.
Переход в режим защитного отказа, при реализации ответственных команд модулей 8 с безопасными выходами обеспечивается, например, построением их на основе инверторов полярности, формирующих на выходе напряжение безопасности - постоянное напряжение с полярностью, противоположной полярности входного напряжения питания.The transition to the protective failure mode, when implementing the responsible commands of modules 8 with safe outputs, is provided, for example, by building them on the basis of polarity inverters that generate a safety voltage at the output - a constant voltage with a polarity opposite to the polarity of the input supply voltage.
Для реализации ответственных команд, к безопасным выходам могут подключаются управляющие реле первого класса безопасности. Для обеспечения взаимодействия блока 1 центрального управления с удаленными исполнительными объектами 7 системы, в почти реальном времени, когда задержки в передаче и обработке информации минимально влияют на правильность функционирования и быстродействие управления, используются высокоскоростные каналы связи.To implement critical commands, control relays of the first safety class can be connected to safe outputs. To ensure the interaction of the central control unit 1 with the remote executive objects 7 of the system, in almost real time, when delays in the transmission and processing of information minimally affect the correct functioning and speed of control, high-speed communication channels are used.
Реализация программных модулей 9, 10 симуляторов исполнительных объектов систем железнодорожной автоматики позволяет на основе единого формализма в единой модели совмещать непрерывные математические модели управляемого объекта и взаимосвязанные с ними дискретно-событийные модели устройства управления. В настоящее время наиболее подходящим для построения такой многоаспектной модели является метод компонентных цепей, в формате которого могут быть построены модели с непрерывным и дискретно-событийным поведением.The implementation of software modules 9, 10 simulators of executive objects of railway automation systems allows, on the basis of a single formalism in a single model, to combine continuous mathematical models of a managed object and discrete-event control device models interconnected with them. At present, the method of component chains is the most suitable for constructing such a multidimensional model, in the format of which models with continuous and discrete-event behavior can be constructed.
Компьютерная модель управляющих систем должна соответствовать реальной системе управления. Работа устройства управления может быть описана алгоритмом информационных преобразований данных измерения наблюдаемых характеристик управляемого объекта в управляющие воздействия на реальные исполнительные устройства. Данный алгоритм может быть декомпозирован на отдельные компоненты, каждый из которых с помощью имитационной модели описывает определенное действие с информационными потоками данных, получаемыми с измерительных устройств.The computer model of control systems should correspond to a real control system. The operation of the control device can be described by the algorithm of information transformations of the measurement data of the observed characteristics of the managed object into control actions on real actuators. This algorithm can be decomposed into individual components, each of which, using a simulation model, describes a specific action with information data streams received from measuring devices.
К числу объектов управления, для которых должны быть построены соответствующие модели, относятся элементы бортового оборудования или элементы станционного оборудования на железнодорожном транспорте.Among the control objects for which the corresponding models are to be built are elements of on-board equipment or elements of station equipment in railway transport.
Устройство управления представляется совокупностью алгоритмов управления, лежащих в основе его работы и направленных на выработку управляющих воздействий на исполнительное устройство. Исполнительное устройство включает в себя панель визуализации стационарных и локомотивных пульт - табло и средства интерактивного управления параметрами модели управляемого объекта и управляющего воздействия на реальные исполнительные устройства. Наиболее приемлемым методом их описания и анализа является имитационное моделирование. При таком подходе модели компонентов описываются математико-алгоритмическими моделями, представленными в явном виде относительно входных переменных и направленными на вычисление значений выходных характеристик.The control device is represented by a set of control algorithms that underlie its work and aimed at generating control actions on the actuator. The executive device includes a visualization panel for stationary and locomotive control panels, and means for interactive control of the parameters of the model of the controlled object and the control action on real executive devices. The most acceptable method for their description and analysis is simulation. With this approach, component models are described by mathematical-algorithmic models that are explicitly presented with respect to the input variables and aimed at calculating the values of the output characteristics.
Для адекватного анализа систем управления компьютерная модель должна отражать структуру управляемого объекта с подключенными к нему исполнительными и измерительными устройствами, включать в себя детализированный на отдельные математические и алгоритмические операции алгоритм функционирования устройства управления, а также иметь развитую систему визуализации, включающую органы формирования задающих воздействий.For an adequate analysis of control systems, the computer model should reflect the structure of the controlled object with actuating and measuring devices connected to it, include an algorithm for the functioning of the control device detailed for individual mathematical and algorithmic operations, and also have a developed visualization system that includes the organs for the formation of defining influences.
Для построения компьютерной модели исследуемой системы в формате метода компонентных цепей требуется каждому ее объекту, устройству и функциональному узлу поставить в соответствие компонент или компонентную цепь.To build a computer model of the system under study in the format of the component circuit method, each of its objects, devices and functional units must be associated with a component or component circuit.
Компонент устройства управления - управляющий контроллер, в котором физические процессы не рассматриваются, рассмотрение ограничено только логическими функциями направленного на автоматизированное решение задач исследования процессов функционирования системы управления. Компонентная цепь устройства управленияThe component of the control device is the control controller, in which physical processes are not considered, consideration is limited only by logical functions aimed at the automated solution of problems of studying the processes of functioning of the control system. Control circuit
где:Where:
Кс - множество компонентов модели устройства управления, отображающих в ней основные операции над данными различных типов, направленные на определение удовлетворяющих требованиям управляющих воздействий;To with - many components of the model of the control device, displaying in it the basic operations on data of various types, aimed at determining satisfying the requirements of the control actions;
Вс - множество связей между компонентами множества Кс, по которым осуществляется обмен данными различных типов;In with - the set of relationships between the components of the set To with which data of various types are exchanged;
BcUiz - совокупность связей компонентов множества Кс с компонентами измерительных устройств, по которым в модель устройства управления поступают значения наблюдаемых характеристик модели управляемого объекта;B cUiz - a set of relationships between the components of the set K with the components of the measuring devices, through which the values of the observed characteristics of the model of the controlled object are received in the model of the control device;
BcUis - совокупность связей компонентов множества Кс с компонентами исполнительных устройств, осуществляющих пропорциональное сигналам от устройства управления воздействие на управляемый объект;B cUis - the set of connections of the components of the set K with the components of the actuators, which are proportional to the signals from the control device impact on the managed object;
Nc - множество узлов, образованных связями множества Вс; NcUiz - множество узлов, образованных соединениями компонентов модели устройства управления с компонентами измерительных устройств;N c is the set of nodes formed by the bonds of the set B c ; N cUiz is a set of nodes formed by the connections of components of a control device model with components of measuring devices;
NcUis - множество узлов, образованных соединениями компонентов модели устройства управления с компонентами исполнительных устройств.N cUis is a set of nodes formed by the connections of components of a control device model with components of actuators.
Компонентная цепь средств визуализации и интерактивного управления, которые позволяют, образуя множество визуальных компонентов KV, формировать панель визуализации и управления системы, которая предназначена для задач управления предрейсового контроля и диагностики.A component chain of visualization and interactive control tools that, forming a set of visual components K V , form a visualization and control panel of the system, which is designed for control tasks of pre-trip control and diagnostics.
Измеренные в модели текущие значения наблюдаемых переменных управляемого объекта VZ используются моделью устройства управления, которая представлена совокупностью компонентов-контроллеров Кс, предназначенных для построения компьютерной модели устройства управления CC в формате модели компонентной цепи. Эти компоненты могут быть описаны математической моделью видаThe current values of the observed variables of the managed object V Z measured in the model are used by the model of the control device, which is represented by the set of controllers K c intended for building a computer model of the control device C C in the format of the component circuit model. These components can be described by a mathematical model of the form
где Vu - вектор информационных сигналов, отображающих в компонентной цепи исполнительного устройства информационные сигналы и;where V u is the vector of information signals that display information signals in the component circuit of the actuator and;
fu - в общем случае нелинейная функция преобразования результатов измерений VZ в информационные сигналы управления Vu, вырабатываемые устройством управления и передаваемые им на исполнительное устройство.fu - in the general case, the nonlinear function of converting the measurement results V Z into control information signals Vu, generated by the control device and transmitted by it to the actuator.
Исполнительным устройствам в модели ставятся компоненты множества KIS, каждый их которых описывается обобщенной математической моделью.The executive devices in the model are the components of the set K IS , each of which is described by a generalized mathematical model.
где Vu - вектор управляющих воздействий на управляемый объект, в который могут входить управляющие воздействия, напарвленные на прямые изменения значений его параметров;where V u is the vector of control actions on the controlled object, which can include control actions, coupled to direct changes in the values of its parameters;
На Фиг. 2 изображены уровни:In FIG. 2 levels are shown:
- объектный, содержащий в себе компьютерную модель управляемого технического объекта CUTO с подключенными к ней моделями исполнительных CIS1 и измерительных устройств QIZ1, описывающую с помощью систем алгебро-дифференциальных уравнений протекающие в нем непрерывные процессы преобразования информационных, энергетических и вещественных потоков. Модели исполнительных устройств CIS1 осуществляют энергетические воздействия на управляемый объект VU, пропорциональные управляющим информационным сигналам Vu, которые поступают на них с их логического уровня CIS2. Модели измерительных устройств CIZ1 производят выборку значений соответствующих переменных VZ из общего вектора решения VR и их передачу на логический уровень с помощью своих отображений на нем CIZ2;- an object model containing a computer model of a controlled technical object C UTO with connected models of executive C IS1 and measuring devices Q IZ1 that describes, using systems of algebraic-differential equations, the continuous processes of transformation of information, energy and material flows in it. Models of actuators C IS1 carry out energetic influences on the controlled object V U , which are proportional to the control information signals Vu, which come to them from their logical level C IS2 . Models of measuring devices C IZ1 select the values of the corresponding variables V Z from the general solution vector V R and transfer them to the logical level using their mappings on it C IZ2 ;
- логический, на котором располагается (представленная в явном виде) имитационная модель алгоритма функционирования устройства управления CC, на основе данных VZ, поступающих с моделей измерительных устройств CIZ2, и команд пользователя U, передаваемых визуальными компонентами CV; она подготавливает данные для визуализации Z, передаваемые визуальным компонентам множества CV, а также вычисляет управляющие воздействия VU, передаваемые на модели исполнительных устройства CIS2;- logical, on which is located (presented in an explicit form) a simulation model of the functioning of the control device C C based on the data V Z coming from the models of measuring devices C IZ2 and user commands U transmitted by the visual components C V ; it prepares data for visualization Z, transmitted to the visual components of the set C V , and also calculates the control actions V U transmitted to the models of actuators C IS2 ;
- визуальный, на котором с помощью визуальных компонентов множества KV осуществляется визуализация данных различных типов Z, а также формирование задающих воздействий U, представляющих собой команды пользовательского управления. Пройдя предварительную математико-алгоритмическую обработку, они передаются в качестве управляющих сигналов Vu исполнительным устройствам, представленным на объектном уровне совокупностью компонентов CIS1, а на логическом уровне - компонентами CIS2.- visual, on which, using the visual components of the set K V , data of various types Z are visualized, as well as the formation of driving actions U, which are user control commands. After passing the preliminary mathematical-algorithmic processing, they are transmitted as control signals Vu to the executive devices represented at the object level by the set of components C IS1 , and at the logical level - by the components C IS2 .
На объектном уровне многоуровневой компонентной цепи с помощью универсального вычислительного ядра реализуются принципы математического моделирования процессов, протекающих в управляемом объекте CUTO с взаимодействующими с ним исполнительными CIS1 и измерительными CIZ1 устройствами. Обработка полученных результатов VZ, их подготовка к визуализации Z, а также выработка управляющих сигналов Vu на их основе с использованием команд пользовательского управления U осуществляются на логическом уровне средствами имитационного моделирования, в основе которых лежит алгоритм передачи сообщений с данными различных типов между компонентами данного уровня. Визуализация результатов работы модели Z производится визуальными компонентами множества CV на визуальном уровне. На этом же уровне многоуровневой компонентной цепи представлены управляющие компоненты, с помощью которых формируются команды пользовательского управления U.At the object level of a multi-level component chain, using the universal computing core, the principles of mathematical modeling of processes occurring in a controlled object C UTO with executive C IS1 and measuring C IZ1 devices interacting with it are implemented. Processing of the obtained results V Z , their preparation for visualization Z, as well as the generation of control signals Vu based on them using user control U are carried out at a logical level by means of simulation, which are based on an algorithm for transmitting messages with data of various types between components of a given level . Visualization of the results of the model Z is performed by the visual components of the set C V at the visual level. At the same level of the multilevel component chain control components are presented, with the help of which user control commands U are formed.
Таким образом, из выше приведенного описания следует, что предлагаемое изобретение обеспечивает повышение уровня полноты безопасности при минимизации затрат на переоборудование существующих устройств управления движением поездов, так как позволяет в основном сохранить их однокомплектное исполнение и одновременно повысить безопасность функционирования соответствующих систем до уровня полноты безопасности выше, чем прежний уровень SIL2 максимально достижимый в одноканальных системах.Thus, from the above description it follows that the present invention provides an increase in the level of safety integrity while minimizing the cost of re-equipment of existing train control devices, since it allows you to basically save their single-set performance and at the same time increase the safety of the corresponding systems to a safety integrity level higher than the previous SIL2 level is the maximum achievable in single-channel systems.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105409A RU2726243C1 (en) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Two-channel rail traffic control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105409A RU2726243C1 (en) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Two-channel rail traffic control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726243C1 true RU2726243C1 (en) | 2020-07-10 |
Family
ID=71510636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105409A RU2726243C1 (en) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Two-channel rail traffic control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726243C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760966C1 (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕТУНЬ" | System to control train traffic at station |
| RU2761670C1 (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕТУНЬ" | Station traffic control system |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2286279C2 (en) * | 2004-09-17 | 2006-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диалог-транс" | Railway transport traffic control two-channel system |
| RU79083U1 (en) * | 2008-08-22 | 2008-12-20 | Закрытое акционерное общество "Форатек АТ" | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION SYSTEM WITH ROUTE DEPENDENCES MPC-MZ-F |
| WO2009059909A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Multichannel cpu-core computer architecture |
| RU96088U1 (en) * | 2010-03-25 | 2010-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | MILITARY AUTOMATIC CENTRALIZATION MICROPROCESSORAL WITH CONDITIONS OF STORAGE OF CARS IN A SORTING PARK (GATS MN) |
| RU2454345C2 (en) * | 2006-03-17 | 2012-06-27 | Альстом Транспорт Са | Device for diversified safe control, in particular, for railway system |
| RU133798U1 (en) * | 2013-02-08 | 2013-10-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Промэлектроника" (ЗАО "НПЦ "Промэлектроника") | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION OF ARROWS AND SIGNALS |
| RU2536990C1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "НПЦ Устройства безопасности движения" | Two-channel system for controlling train movement |
| RU2709068C1 (en) * | 2017-11-20 | 2019-12-13 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" ОАО "ЭЛТЕЗА" | Microprocessor centralization system of mpc-el |
-
2020
- 2020-02-05 RU RU2020105409A patent/RU2726243C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2286279C2 (en) * | 2004-09-17 | 2006-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диалог-транс" | Railway transport traffic control two-channel system |
| RU2454345C2 (en) * | 2006-03-17 | 2012-06-27 | Альстом Транспорт Са | Device for diversified safe control, in particular, for railway system |
| WO2009059909A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Multichannel cpu-core computer architecture |
| RU79083U1 (en) * | 2008-08-22 | 2008-12-20 | Закрытое акционерное общество "Форатек АТ" | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION SYSTEM WITH ROUTE DEPENDENCES MPC-MZ-F |
| RU96088U1 (en) * | 2010-03-25 | 2010-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | MILITARY AUTOMATIC CENTRALIZATION MICROPROCESSORAL WITH CONDITIONS OF STORAGE OF CARS IN A SORTING PARK (GATS MN) |
| RU133798U1 (en) * | 2013-02-08 | 2013-10-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Промэлектроника" (ЗАО "НПЦ "Промэлектроника") | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION OF ARROWS AND SIGNALS |
| RU2536990C1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "НПЦ Устройства безопасности движения" | Two-channel system for controlling train movement |
| RU2709068C1 (en) * | 2017-11-20 | 2019-12-13 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" ОАО "ЭЛТЕЗА" | Microprocessor centralization system of mpc-el |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760966C1 (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕТУНЬ" | System to control train traffic at station |
| RU2761670C1 (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕТУНЬ" | Station traffic control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU79083U1 (en) | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION SYSTEM WITH ROUTE DEPENDENCES MPC-MZ-F | |
| CN108931972B (en) | A kind of substation secondary device condition intelligent diagnostic method based on model-driven | |
| CN103679293A (en) | Intelligent substation warning and aid decision making system | |
| CN109032099A (en) | Engineering machinery assemble production line online awareness system | |
| Hajian-Hoseinabadi | Reliability and component importance analysis of substation automation systems | |
| RU2726243C1 (en) | Two-channel rail traffic control system | |
| WO2006051355A1 (en) | A control system, a method to operate a control system, a computer data signal and a graphical user interface for rail-borne vehicles | |
| RU133798U1 (en) | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION OF ARROWS AND SIGNALS | |
| CN102130784B (en) | Communication error monitoring system of power device based on Ethernet and method thereof | |
| CN101842713A (en) | System level testing for substation automation systems | |
| Hajian-Hoseinabadi | Impacts of automated control systems on substation reliability | |
| CN101251835A (en) | Method for evaluating reliability of +/- 800kV current exchanging station main wire connection | |
| CN109557414A (en) | Integrated power system fault diagnosis alarming processing system and method | |
| RU2279117C2 (en) | Complex of software-hardware means for automation of control over technological processes | |
| CN112949170A (en) | Operation deduction system and method based on digital twin technology | |
| CN105680441B (en) | Simulation based on stimulated replacement technology is to a device | |
| Hajian-Hoseinabadi | Availability comparison of various power substation automation architectures | |
| Gao et al. | Case studies: Designing protection systems that minimize potential hidden failures | |
| RU2700302C1 (en) | Method and device for remote monitoring and technical diagnostics of railway automation and telemechanics devices | |
| CN109768619B (en) | Automatic debugging system and debugging method for monitoring information | |
| RU106873U1 (en) | COMPLEX OF TECHNICAL MEANS OF DISPATCHING CENTRALIZATION (CCC DC) | |
| RU101989U1 (en) | TRAIN MANAGEMENT CONTROL SYSTEM FOR TRAFFIC MANAGEMENT | |
| RU102579U1 (en) | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION OF ARROWS AND SIGNALS MPTST | |
| RU2693998C1 (en) | Microprocessor system for controlling routes using interface of responsible commands | |
| Efanov et al. | Principles of safety signalling and traffic control systems synthesis on railways |