RU102579U1 - Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов мпцт - Google Patents

Abstract

1. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, представляющая собой объектно-ориентированное программируемое устройство с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода, конкретных функций и задач железнодорожной автоматики и телемеханики с целью организации перевозочного процесса, отличающаяся тем, что ее аппаратное обеспечение реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного обеспечения, логического обеспечения и непосредственного управления, при этом первый уровень информационного обеспечения содержит автоматизированное рабочее место дежурного по станции, которое обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени, второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс, выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования, и реализующий, в частности, функции управления логикой установки и отмены маршрута, управления показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов, третий уровень содержит релейно-контактные устройства, которые обеспечивают выполнение команд управляющего вычислительного комплекса по непосредственному управлению напольным оборудованием и контролю за его состоянием, при этом управляющий вычислительный комплекс построен на базе программируемого логического контроллера SIMATIC с переменным составом функций, реализующих по алгоритмам функции и задачи

Description

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики, в частности, к устройствам микропроцессорной централизации стрелок и сигналов на железнодорожном транспорте и метрополитене для управления перевозочным процессом, как в составе комплексной системы управления так и в качестве самостоятельного устройства.

Известна централизованная диспетчерская система, содержащая распределенные контролируемые пункты и центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера, объединенные внешней локальной сетью. Резервированный центральный блок управления каждого распределенного контролируемого пункта управления состоит из основного комплекта, резервного комплекта и модуля диагностики, которые связаны между собой. Каждый из упомянутых комплектов состоит из модуля управления и модуля связи. Модуль управления содержит компьютер, запоминающие устройства, устройства индикации, устройство сброса, устройство отображения, буфер ввода-вывода, устройство ввода, устройство согласования с локальной сетью, датчик температуры, счетчик времени, устройство преобразования интерфейса, устройство управления упомянутым комплектом и преобразователь напряжения (RU 2240245 С1, 07.02.2003).

Недостатками данного решения являются: недостаточная автоматизация процесса управления перевозочным процессом; многокомпонентность; сложность системы, большое количество функциональных блоков.

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

Следует учитывать, что технические решения и средства для релейной централизации разрабатывались в 1908-2000 гг. и к настоящему моменту явно устарели. Реле как элементная база электрической централизации практически себя исчерпали. Попытки получения новых качественных показателей и расширения функций релейной централизации ведут к увеличению числа реле, потребляемой электроэнергии, затрат на техническое обслуживание, объемов проектных и монтажных работ и размещаются на значительно больших площадях.

По результатам анализа технических характеристик программируемых логических контроллеров (ПЛК) зарубежных компаний, за основу был взят программируемый логический контроллер (ПЛК) SIMATIC.

Запрограммированный по алгоритмам электрической централизации, при помощи программного обеспечения STEP, ПЛК SIMATIC, реализует функции микропроцессорной централизации и позволяет добиться требуемого уровня планируемой безопасности согласно ГОСТ Р МЭК 61508 не более 10^-7-10^-8 1/час.

Задачей настоящего технического решения является создание автоматизированной системы управления перевозочными процессами железнодорожного транспорта и метрополитенов без указанных недостатков при существенном повышении безопасности движения за счет высокой надежности и снижение эксплуатационных затрат.

Решая данную задачу была создана микропроцессорная централизация стрелок и сигналов (МПЦТ), которая в диалоговом режиме управляет, диагностирует и контролирует состояния напольных устройств (электроприводы, светофоры, устройства ограждения переездов, контроля состояния подвижного состава и др.), самодиагностирует элементы микропроцессорных устройств.

Технический результат, достигаемый при реализации предложенной микропроцессорной централизации, заключается в повышении качества перевозочного процесса, существенном повышении безопасности и надежности, автоматизации процесса, контроле соблюдения установленных регламентов, контроле состояния напольных устройств и управлении этими устройствами, диагностике технического состояния напольных устройств, самодиагностике аппаратуры, протоколировании работы системы, работе в диалоговом режиме.

При внедрении МПЦТ также достигаются следующие технические результаты: безопасное управление стрелками, светофорами на ж. д. станциях с целью организации движения поездов; дистанционное управление стрелками и светофорами станции, контроль состояния технических средств, участвующих в процессе управления, выдача дежурному по станции (ДСП) оперативной, архивной и нормативно-справочной информации, а также формирование протоколов работы устройств (событий и состояний) и действий персонала; повышение безопасности движения поездов за счет расширения контрольных, блокировочных и диагностических функций; повышение оперативности управления и улучшение условий труда персонала за счет расширения технологических возможностей управления станционными объектами, контроля их состояния и предоставления справочной информации; упрощение всей системы, за счет уменьшения объема релейной аппаратуры, сокращения потребных производственных площадей и использования диагностических функций для улучшения параметров надежности, что экономически приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат; упрощение и сокращение сроков проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию новых или реконструируемых устройств за счет минимизации необходимого изменения схем и программного обеспечения при их адаптации к конкретной топологии станции; возможность организации диспетчерского управления или диспетчерского контроля, а также телеуправления с соседней станции без дополнительных аппаратных средств; обработка сигналов о состоянии напольных устройств, контроля позиции подвижных единиц и формирование маршрутных заданий; передача информации оперативному персоналу, подключенным к системе; ведении технологических протоколов работы.

Указанные технические результаты достигаются тем, что микропроцессорная централизация стрелок и сигналов представляющая собой объектно-ориентированное программируемое устройство с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода и реализации конкретных функций и задач железнодорожной автоматики и телемеханики с целью организации перевозочного процесса, отличающаяся тем, что ее аппаратное обеспечение реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного обеспечения, логического обеспечения и непосредственного управления, при этом первый уровень информационного обеспечения содержит автоматизированное рабочее место дежурного по станции, которое обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени, второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс, выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования и реализующий, в частности, функции управления логикой установки и отмены маршрута, управления показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов, третий уровень содержит релейно-контактные устройства, которые обеспечивают выполнение команд управляющего вычислительного комплекса по непосредственному управлению напольным оборудованием и контролю за его состоянием, при этом управляющий вычислительный комплекс построен на базе программируемого логического контроллера SIMATIC с переменным составом, функций, реализующих функции и задачи железнодорожной автоматики и телемеханики по алгоритмам.

Оборудование и программное обеспечение, применяемое в составе МПЦТ позволют согласовать МПЦТ с любыми типами стрелочных электроприводов и светофоров. Интегрировать в свой состав любые системы счета осей ССО, переездную тоннельную и иную сигнализации, системы речевого оповещении, автостопы, контрольно габаритные устройства,, системы интервального регулирования, диспетчерского управления и контроля, функции сервиса и диагностики.

На фиг.1 изображено аппаратное обеспечение системы МПЦТ.

МПЦ состоит из технических средств и программного обеспечения.

Технические средства подразделяются на аппаратуру, расположенную на посту электрической централизации, и напольное оборудование.

Все оборудование системы МПЦТ отвечает требованиям ГОСТ Р 50656 «Технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики».

Построение системы для конкретной станции обеспечивается за счет применения функционально законченных блоков.

В состав напольного оборудования входят стрелочные электроприводы, светофоры, аппаратура системы счета осей, кабельные сети и т.д.

В состав постового оборудование входят устройства электропитания, управляющий вычислительный комплекс (УВК), станция распределенного ввода-вывода, релейные стативы, кроссовый статив, автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ, автоматизированное рабочее место дежурного по станции, защитное заземление.

Электропитание МПЦТ осуществляется от известных устройств электропитания, которые предусматривают полное резервирование источников питания в течение времени.

МПЦТ представляет собой комплекс функциональных блоков, позволяющий создавать любые конфигурации системы в соответствии с конкретным проектом станции. МПЦТ легко переконфигурируется при изменении путевого развития.

Аппаратное обеспечение системы МПЦТ фиг.1 реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного, логического обеспечения и непосредственного управления.

Первый уровень информационного обеспечения системы содержит автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ ДСП) и при необходимости рабочее место электромеханика (АРМ ШН), а также дополнительные устройства сопряжения с информационными системами различного назначения.

Автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП) обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени (без проверки зависимостей и условий безопасности), а также ведение и чтение архива событий.

Ввод команд управления на всех АРМ осуществляется с помощью стандартных средств вычислительной техники (алфавитно-цифровой клавиатуры, манипуляторов типа «мышь»).

Контроль состояния объектов на станции и прилегающих перегонах и поездной ситуации осуществляется по изображению на мониторах.

АРМ ДСП размещаются в помещении дежурного по станции (ДСП) и могут состоять из двух комплектов устройств (основного и резервного) на базе промышленной микро ЭВМ.

Управление производится с одного из комплектов АРМ ДСП, находящегося в режиме управления. Связь основного и резервного комплектов АРМ ДСП с другими потребителями (удаленный мониторинг, АСОУП) также осуществляется по каналам связи.

На устройства отображения выводится путевой план станции в однониточном изображении с указанием номеров стрелок, светофоров, путевых участков и других объектов (участков приближения, переездов и пр.). Часть информации отображается по запросу ДСП, такой как отображение диагностической и справочной информации.

АРМ ШН позволяет вести сбор и обработку диагностической информации о техническом состоянии устройств автоматики на станции, прогнозировать появление отказов и оптимизировать процесс технического обслуживания.

Устройства второго уровня логической обработки информации фиг.1 выполняют прием сигналов управления от первого уровня; формирование контрольной информации о состоянии путей и участков; реализуют функции управления логикой установки и отмены маршрута, управление показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов с соблюдением условий безопасности. На этом уровне формируются команды управления релейно-контактным интерфейсом.

Второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс (УВК), выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования и реализующий указанные функции.

Управляющий вычислительный комплекс (УВК) МПЦТ построен на базе безопасного модульного программируемого контроллера (ПЛК) SIMATIC и модульных станций распределенного ввода-вывода семейства SIMATIC.

Устройства третьего уровня (релейно-контактный интерфейс) фиг.1 обеспечивают безопасное выполнение команд второго уровня (УВК) по непосредственному управлению напольными объектами и контролю их состояния (путевые реле, стрелочные пусковые и контрольные реле, сигнальные и огневые реле и некоторые другие).

Информационное, математическое и программное обеспечение системы МПЦТ содержит данные о путевом развитии станции, алгоритмы и программы, реализующие функции системы. Технические алгоритмы и процедуры, составляющие математическое обеспечение системы, не зависят от путевого развития станции.

Для безопасного управления и контроля применяются реле первого класса надежности (НМШ, РЭЛ). Конкретный тип реле определяется в соответствии с требованиями. Для небезопасного управления и контроля могут применяться любые малогабаритные реле.

Увязка станций с существующими системами электрической централизации осуществляется при помощи релейного или бесконтактного интерфейса.

Управление включением и контроль ЭПК пневматической обдувки стрелок осуществляется при помощи реле. Управление включением ЭПК, режимами обдувки, индивидуальная обдувка осуществляется по команде УВК.

Для оповещение монтеров пути используется система звукового оповещения. Включение оповещения и контроль осуществляется УВК. Для увязки с блоком ПУО используется релейный интерфейс. Вся логика работы оповещения выполняется на программном уровне.

Пульт резервного управления на станции не требуется в связи с высокой надежностью системы.

Оборудование и устройства управления размещаются в существующих зданиях постов ЭЦ.

Связь между безопасным модульным программируемым контроллером SIMATIC, АРМ и модульными станциями распределенного ввода-вывода SIMATIC осуществляется по локальной сети Profibus.

МПЦТ предусмотрено использование напольного оборудования электрической централизации (электроприводы, светофоры, устройства ограждения переездов, контроля состояния подвижного состава и др.) российского производства. Кроме того, сохранились требования и принципы управления перечисленными напольными устройствами в том виде, в каком они применялись в релейных системах. Сохранились и принципы построения систем регулирования движения поездов на перегонах (автоматическая и полуавтоматическая блокировки), а также автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа.

МПЦТ обеспечивает выполнение функций контроля состояния объектов и управления состоянием объектов, диагностики технического состояния устройств, самодиагностики аппаратуры, протоколирование работы системы, контроля и управления системой МПЦТ в диалоговом режиме.

Функции контроля и управления:

контроль положения и режим работы стрелок; контроль состояния путей и изолированных участков (занятость, свободность); контроль состояния (показания, неисправность) светофоров; контроль состояния (занятость, свободность) участков стыкования; контроль состояния других устройств СЦБ; контроль состояния устройств электроснабжения; отображение на экранах мониторов состояния (включение, выключение и т.п.) объектов контроля и управления; задание и отмену маршрутов, включая их искусственное размыкание; проверку условий безопасности движения поездов; автоматическое посекционное размыкание маршрута, в том числе размыкание неиспользованной части маршрута при угловых заездах; управление стрелками, светофорами и другими устройствами СЦБ, в том числе и направлением движения участков стыкования; выключения и обратного включения в ЭЦ стрелок, как с сохранением, так и без сохранения пользования сигналами и путевых участков с и без сохранения пользования сигналами; блокировки управления стрелками и открытия светофоров; автовозврат охранных стрелок в соответствии с проектом (с защитой от кратковременной потери шунта); управление устройствами переездной сигнализации, расположенными в пределах станционной зоны извещения в соответствии с проектом; управление полуавтоматической блокировкой (ПАБ); управление автоматической блокировкой (АБ).

Функции самодиагностики аппаратуры:

поддержание параметров надежности и достоверности функционирования аппаратуры на заданном уровне; полное тестирование аппаратного и программного обеспечения системы при ее включении, после восстановления работоспособности и при внесении изменений в ее аппаратное и программное обеспечение, а также фоновое тестирование в процессе функционирования.

Функции протоколирования работы системы:

протоколирование и хранение на жестком диске информации о состоянии объектов контроля, команд управления и действий ДСП, сбоев и отказов функционирования устройств системы, результатов самодиагностики устройств и их регламентных проверок, а также тестирования системы; просмотр архива на АРМ ДСП и АРМ ШН в статическом, пошаговом и динамическом режимах с применением фильтров событий, а также предоставлять протокол в виде твердой копии и на магнитном носителе.

Функции контроля и управления системой МПЦТ в диалоговом режиме:

отображение на мониторе диагностической и справочной информации.

Claims (4)

1. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, представляющая собой объектно-ориентированное программируемое устройство с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода, конкретных функций и задач железнодорожной автоматики и телемеханики с целью организации перевозочного процесса, отличающаяся тем, что ее аппаратное обеспечение реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного обеспечения, логического обеспечения и непосредственного управления, при этом первый уровень информационного обеспечения содержит автоматизированное рабочее место дежурного по станции, которое обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени, второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс, выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования, и реализующий, в частности, функции управления логикой установки и отмены маршрута, управления показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов, третий уровень содержит релейно-контактные устройства, которые обеспечивают выполнение команд управляющего вычислительного комплекса по непосредственному управлению напольным оборудованием и контролю за его состоянием, при этом управляющий вычислительный комплекс построен на базе программируемого логического контроллера SIMATIC с переменным составом функций, реализующих по алгоритмам функции и задачи железнодорожной автоматики и телемеханики.

2. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, которая содержит оборудование и программное обеспечение, позволяющие согласовать ее с любыми типами стрелочных электроприводов и светофоров.

3. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, которая позволяет интегрировать в свой состав любые системы счета осей, переездную тоннельную и иную сигнализации, системы речевого оповещении, автостопы, контрольно габаритные устройства, системы интервального регулирования, системы диспетчерского управления и контроля.

4. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по любому из пп.1 или 2, которая реализует функции сервиса и самодиагностики.