RU2397902C1 - Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end - Google Patents
Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397902C1 RU2397902C1 RU2009117763/11A RU2009117763A RU2397902C1 RU 2397902 C1 RU2397902 C1 RU 2397902C1 RU 2009117763/11 A RU2009117763/11 A RU 2009117763/11A RU 2009117763 A RU2009117763 A RU 2009117763A RU 2397902 C1 RU2397902 C1 RU 2397902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- subsystem
- state
- hierarchy
- hardware
- level
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для управления системами обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте.The invention relates to the field of railway transport and can be used to control safety systems in railway transport.
Известны способ управления транспортной системой по критерию минимума задержек в доставке пассажиров и грузов и система для его использования (см. US 7219067 А1, 15.05.2007). Известный способ включает сбор реальных параметров функционирования множества систем железнодорожного транспорта, отвечающих за доставку пассажиров и грузов, сравнение реальных параметров систем с допустимыми границами и выдачи рекомендаций системам по проведению работ, направленных на оптимизацию перевозочного процесса в сложной железнодорожной системе. Система управления транспортной системой, используемая известный способ, включает множество систем железнодорожного транспорта, отвечающих за доставку пассажиров и грузов, каждая из которых включает средства для сбора реальных параметров функционирования, средства для задания стандартных параметров функционирования, блок сравнения реальных и стандартных параметров системы и средство для формирования порядка действий, направленных на оптимизацию процесса перевозок пассажиров и грузов с помощью имеющихся у системы средств. Однако известное изобретение не решает задачу оптимизации работы управления обеспечением безопасности железнодорожного транспорта.A known method of controlling a transport system by the criterion of minimum delays in the delivery of passengers and goods and a system for its use (see US 7219067 A1, 05/15/2007). The known method includes collecting the actual parameters of the functioning of many railway systems responsible for the delivery of passengers and goods, comparing the real parameters of the systems with acceptable boundaries and issuing recommendations to systems for carrying out work aimed at optimizing the transportation process in a complex railway system. The transport system control system used by the known method includes many railway transport systems responsible for delivering passengers and goods, each of which includes means for collecting real functioning parameters, means for setting standard functioning parameters, a unit for comparing real and standard system parameters, and means for forming an order of actions aimed at optimizing the process of transporting passengers and goods using the means available to the system. However, the known invention does not solve the problem of optimizing the management of railway safety.
Наиболее близким аналогом является изобретение на способ оптимизации работы железнодорожного транспорта и многоуровневая система для его осуществления (см. RU 2006125429 А, 27.01.2008). Известный способ заключается в том, что во время работы системы осуществляют сбор реальных параметров функционирования систем и подсистем, отвечающих за управление инфраструктурой железных дорог, сравнивают реальные параметры систем и подсистем с допустимыми границами, и при выходе реальных параметров работы системы и/или ее подсистем за допустимые границы производят определенные посредством симуляции работы по восстановлению системы и/или ее подсистем в почти реальном времени, работы осуществляют в ответ на каждый случай изменения состояния системы и/или ее подсистем и в каждом назначенном текущем интервале времени их работы.The closest analogue is the invention on a method for optimizing the operation of railway transport and a multi-level system for its implementation (see RU 2006125429 A, January 27, 2008). The known method consists in the fact that during the operation of the system they collect real parameters of the functioning of the systems and subsystems responsible for managing the railway infrastructure, compare the real parameters of the systems and subsystems with acceptable boundaries, and when the real parameters of the system and / or its subsystems exit allowable boundaries produce almost real-time defined by simulation work on the restoration of the system and / or its subsystems, work is carried out in response to each case of change the state of the system and / or its subsystems and in each assigned current time interval of their operation.
Система, использующая известный способ, содержит системы и подсистемы, отвечающие за управление инфраструктурой железных дорог, каждая из которых включает средства для сбора и реальных параметров функционирования, средства для задания стандартных параметров функционирования и блок сравнения реальных и стандартных параметров системы, средства для восстановления системы, при этом каждый из блоков и средств каждой системы и/или подсистемы связаны между собой программно-аппаратным модулем, выполненным с возможностью задания и контроля правил функционирования соответствующей системы и/или подсистемы.A system using the known method contains systems and subsystems responsible for managing the railway infrastructure, each of which includes means for collecting and real functioning parameters, means for setting standard functioning parameters and a unit for comparing real and standard system parameters, means for restoring the system, wherein each of the blocks and means of each system and / or subsystem are interconnected by a software and hardware module configured to set and control Ravilov operation of the corresponding system and / or subsystem.
Известные способ и устройство обеспечивают оптимизацию перевозочного процесса в сложной иерархической железнодорожной системе, но не достаточно детализируют принципы управления системой обеспечения безопасности, что ограничивает область его применения.The known method and device provide optimization of the transportation process in a complex hierarchical railway system, but do not sufficiently detail the principles of controlling the security system, which limits its scope.
Предлагаемое техническое решение направлено на получение технического результата, заключающегося в повышении эффективности управления многоуровневой системой обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте за счет оптимизации управления для достижения максимальной производительности системы при сохранении необходимого уровня безопасности.The proposed technical solution is aimed at obtaining a technical result, which consists in increasing the efficiency of managing a multi-level safety system in railway transport by optimizing management to achieve maximum system performance while maintaining the required level of safety.
В части способа указанный технический результат достигается тем, что в способе управления многоуровневой системой обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте постоянно осуществляют контроль состояния систем и/или подсистем, отвечающих за безопасность железнодорожного транспорта, для каждого изменения значений параметров переменных реального состояния каждой системы и/или подсистемы, а также значений параметров реального состояния в каждом назначенном текущем интервале времени прогнозируют ожидаемые величины переменных состояний системы и/или подсистемы посредством стимуляции ее работы в почти реальном времени, сравнивают значения переменных реального состояния каждой подсистемы с ожидаемыми величинами и при выявлении недопустимых по условиям безопасности железнодорожного транспорта различий систему и/или подсистему переводят в безопасное состояние с минимальной производительностью и полнотой выполняемых функций, затем с заданной периодичностью запрашивают у системы или подсистемы более высокого уровня в своей вертикали управления разрешение на переход в состояние с большей допустимой производительностью и полнотой выполняемых функций, и при получении разрешения изменяют состояние системы и/или подсистемы в направлении достижения максимально возможной производительности и полноты выполняемых функций в сложившихся условиях по отказам и сбоям в работе, при этом изменения состояние системы и/или подсистемы осуществляют путем перевода ее в новую конфигурацию с помощью средств внешней конфигурации программно-аппаратного обеспечения, переход системы и/или подсистемы к новой конфигурации осуществляют через заданный промежуток времени после положительных результатов диагностирования устойчивости ее работы в режиме с максимальной разрешенной производительностью и полнотой выполняемых функций в этой новой конфигурации.In terms of the method, the indicated technical result is achieved by the fact that in the method of controlling a multilevel safety system for railway transport, the state of the systems and / or subsystems responsible for railway safety is constantly monitored for each change in the values of the parameters of the real state variables of each system and / or subsystem , as well as the values of the parameters of the real state in each assigned current time interval, the expected values of the variables are predicted conditions of the system and / or subsystem by stimulating its work in almost real time, compare the values of the variables of the real state of each subsystem with the expected values and, if differences are unacceptable under the safety conditions of railway transport, the system and / or subsystem is transferred to a safe state with minimal performance and completeness performed functions, then at a given frequency they request from a system or subsystem of a higher level in its control vertical e to transition to a state with greater acceptable performance and completeness of the functions performed, and upon obtaining permission, change the state of the system and / or subsystem in the direction of achieving the maximum possible performance and completeness of the functions performed in the current conditions due to failures and malfunctions, while changing the state of the system and / or subsystems are carried out by transferring it to a new configuration using external hardware-software configuration tools, the transition of the system and / or subsystem to new second configuration is performed after a preset period of time after the positive results of diagnosing stability of its operation at a maximum permissible performance and completeness of their functions in this new configuration.
В соответствии с предлагаемым способом разрешения по переходу системы и/или подсистемы из одной конфигурации в другую вырабатывают на основе приоритетов конфигураций, распределенных в обратной зависимости по отношению к среднему риску возможных потерь от работы в разрешенной конфигурации с максимальной разрешенной производительностью и полнотой выполняемых функций как в вертикальной иерархии систем и/или подсистем, относящихся к разным уровням управления многоуровневой системой, так и в горизонтальной иерархии приоритетов подсистем, относящихся к одному уровню управления многоуровневой системы.In accordance with the proposed method, permissions for the transition of a system and / or subsystem from one configuration to another are generated based on the priorities of the configurations, which are inversely related to the average risk of possible losses from work in the allowed configuration with the maximum allowed performance and completeness of the functions performed as in a vertical hierarchy of systems and / or subsystems belonging to different levels of control of a multi-level system, and in a horizontal hierarchy of priorities of a subsystem em related to the same control level of a multilevel system.
При этом в качестве управляющей системы для подсистем одного уровня используют ближайшую общую для них систему и/или подсистему в вертикальной иерархии управления многоуровневой системой обеспечения безопасности.Moreover, the closest common system and / or subsystem in the vertical hierarchy of control of a multilevel security system is used as a control system for subsystems of one level.
В части устройства технический результат достигается тем, что многоуровневая система управления обеспечением безопасности на железнодорожном транспорте, включает, по меньшей мере, две системы верхнего уровня иерархии управления безопасностью, из которых в каждый момент времени одна система основная, а другая аналогичная ей система является системой горячего или холодного резерва, подсистемы подчиненного уровня иерархии, и для каждой подсистемы подчиненного уровня иерархии устройство внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения, выполненное в виде аппаратно-программного автомата с конечным числом состояний, приоритеты которых распределены в обратной зависимости от вероятных средних потерь от отказов и сбоев при соответствующих этим состояниям автомата конфигурациях подсистемы, при этом каждая система и подсистема содержит модуль самодиагностики и самоконфигурации, соединенный с модулем аппаратно-программного управления и для каждой из своих подсистем ближайшего подчиненного ей уровня иерархии содержит модуль прогнозирования работы подсистемы подчиненного ей уровня иерархии в почти реальном времени и модуль сравнения, выход которого соединен с соответствующим входом модуля аппаратно-программного управления, а первый вход - с выходом модуля прогнозирования работы подсистемы подчиненного уровня иерархии, причем системы и все подсистемы упорядочены в иерархии по вертикали и/или по горизонтали по степени ответственности принимаемых ими решений по управлению безопасностью перевозочного процесса на железнодорожном транспорте, а в каждой из систем или подсистем модуль аппаратно-программного управления через соответствующий интерфейс сопряжения подключен к входу устройства внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения подсистемы подчиненного уровня иерархии, вход модуля прогнозирования работы подсистемы подчиненного уровня иерархии и второй вход модуля сравнения через соответствующий интерфейс подключены к выходу модуля аппаратно-программного управления подсистемы, выход каждого из устройств внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения подключен через соответствующий интерфейс сопряжения к соответствующему входу управления модуля аппаратно-программного управления подсистемы.In terms of the device, the technical result is achieved by the fact that the multi-level safety management system for railway transport includes at least two top-level systems of the safety management hierarchy, of which at each moment of time one system is the main one, and another similar system is a hot system or a cold reserve, a subsystem of a subordinate level of the hierarchy, and for each subsystem of a subordinate level of the hierarchy, an external configuration device for hardware-software on software, made in the form of a hardware-software automaton with a finite number of states, the priorities of which are distributed inversely with the probable average losses from failures and failures with the subsystem configurations corresponding to these automaton states, each system and subsystem containing a self-diagnosis and self-configuration module connected with a module of hardware-software control and for each of its subsystems of the nearest hierarchical level subordinate to it contains a module for predicting the operation of a subsystem we have a hierarchy level subordinate to it in almost real time and a comparison module whose output is connected to the corresponding input of the hardware-software control module, and the first input is connected to the output of the prediction module of the operation of the subsystem of the subordinate hierarchy level, and the systems and all subsystems are arranged in a hierarchy vertically and / or horizontally in terms of the degree of responsibility of the decisions they make on managing the safety of the transportation process in railway transport, and in each of the systems or subsystems the appar module The program control via the corresponding interface is connected to the input of the external configuration device of the hardware and software of the subsystem of the subordinate hierarchy, the input of the prediction module of the subsystem of the subordinate hierarchy and the second input of the comparison module are connected through the corresponding interface to the output of the subsystem hardware and software control, output each of the external hardware configuration devices is connected through the corresponding interface interface to the corresponding control input of the module of the hardware-software control of the subsystem.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема одного из вариантов выполнения многоуровневой системы управления обеспечением безопасности на железнодорожном транспорте.The invention is illustrated by the drawing, which shows a structural diagram of one of the options for implementing a multi-level safety management system for railway transport.
Многоуровневая система управления обеспечением безопасности на железнодорожном транспорте включает, по меньшей мере, две системы 1, 2 верхнего уровня иерархии управления безопасностью, из которых в каждый момент времени одна система 1 основная, а другая 2 аналогичная ей система является системой горячего или холодного резерва первой системы 1, подсистемы 3, 4 подчиненного уровня иерархии, и для каждой подсистемы 3(4) подчиненного уровня иерархии устройство 5(6) внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения. Устройства 5 и 6 внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения, выполнены в виде аппаратно-программного автомата с конечным числом состояний, приоритеты которых распределены в обратной зависимости от вероятных средних потерь от отказов и сбоев при соответствующих этим состояниям автомата конфигурациях подсистемы.The multilevel railway safety management system includes at least two
Каждая система 1(2) и подсистема 3(4) содержит модуль 7(8), (9) самодиагностики и самоконфигурации, соединенный с модулем 10(11), (12) аппаратно-программного управления. Кроме того, для каждой из своих подсистем 3(4) ближайшего подчиненного ей уровня иерархии каждая система 1, 2 и подсистема 3 содержит модуль 13(14) прогнозирования работы подсистемы подчиненного ей уровня иерархии в почти реальном времени и модуль 15(16) сравнения, выход которого соединен с соответствующим входом модуля 10(11) аппаратно-программного управления, а первый вход - с выходом модуля 13(14) прогнозирования работы подсистемы подчиненного ей уровня иерархии.Each system 1 (2) and subsystem 3 (4) contains a self-diagnosis and self-configuration module 7 (8), (9) connected to a hardware-software control module 10 (11), (12). In addition, for each of its subsystems 3 (4) of the nearest hierarchy level subordinate to it, each
Системы и все подсистемы 3 (4) упорядочены в иерархии по вертикали и/или по горизонтали по степени ответственности принимаемых ими решений по управлению безопасностью перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.The systems and all subsystems 3 (4) are arranged in a hierarchy vertically and / or horizontally according to the degree of responsibility of their decisions on managing the safety of the transportation process in rail transport.
В каждой из систем 1, 2 или подсистем 3 модуль 10(11) аппаратно-программного управления через соответствующий интерфейс 17(18) сопряжения подключен к входу устройства 5(6) внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения подсистемы 3(4) подчиненного уровня иерархии.In each of the
Вход модуля 13(14) прогнозирования работы подсистемы подчиненного уровня иерархии и второй вход модуля 15(16) сравнения через соответствующий интерфейс 19(20) подключены к выходу модуля 11(12) аппаратно-программного управления подсистемы 3(4), а выход каждого из устройств 5(6) внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения подключен через соответствующий интерфейс 17(18) сопряжения к соответствующему входу управления модуля 11(12) аппаратно-программного управления подсистемы 3(4).The input of the module 13 (14) for predicting the operation of the subsystem of the subordinate hierarchy level and the second input of the comparison module 15 (16) are connected to the output of the hardware and software control module 11 (12) of the subsystem 3 (4) through the corresponding interface 19 (20), and the output of each of devices 5 (6) of the external configuration of the firmware is connected via the corresponding interface 17 (18) of the interface to the corresponding control input of the module 11 (12) of the firmware of the subsystem 3 (4).
Многоуровневая система управления обеспечением безопасности на железнодорожном транспорте работает в соответствии с предлагаемым способом следующим образом.The multi-level safety management system for railway transport operates in accordance with the proposed method as follows.
Как известно, на безопасность функционирования железнодорожного транспорта влияет большое количество факторов. Предлагаемая многоуровневая система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте решает задачу автоматизированного управления обеспечением безопасности и бесперебойного движения поездов путем оптимизации управления работой отдельных подсистем безопасности, объединенных в единую многоуровневую систему.As you know, a large number of factors affect the safety of railway transport. The proposed multilevel system for ensuring safety in railway transport solves the problem of automated control of ensuring safety and uninterrupted movement of trains by optimizing the management of individual safety subsystems combined into a single multilevel system.
В предлагаемой многоуровневой системе управления обеспечением безопасности при отклонении от нормального функционирования технологических систем 1, 2 и подсистем 3, 4 управления безопасностью принимают решения по переходу этих систем в конфигурации, обеспечивающие снижение рисков потерь от отказов до допустимых величин, и вводят дополнительные ограничения максимальной допустимой производительности и функциональности управляемых технологических процессов.In the proposed multi-level safety management system, when deviating from the normal functioning of
Система 1 управления безопасностью является рабочей, а система 2, аналогичная системе 1, работает в горячем или в холодном резерве системы 1.
В системе 1 и подсистемах 3, 4 управления безопасностью железнодорожного транспорта соответственно модули 7, 8 и 9 самодиагностики и самоконфигурации постоянно осуществляют контроль состояния своей системы или подсистемы.In
При обнаружении отказов и сбоев каждый из модулей 7, 8, 9 самодиагностики и самоконфигурации производит реконфигурацию своей системы или подсистемы для работы с меньшей производительностью и/или полнотой выполняемых функций.When failures and malfunctions are detected, each of the self-diagnosis and self-configuration modules 7, 8, 9 reconfigures its system or subsystem to work with lower performance and / or completeness of the functions performed.
Модули 7, 8, 9 не имеют выраженных приоритетных состояний. Любая неисправность из заданного перечня неисправностей классифицируется им как недопустимо опасная. В этом случае каждый из модулей 10, 11, 12 переводит свою систему или подсистему в конфигурацию с максимальным уровнем безопасности. При отказах и сбоях в нормальной работе системы 1 или подсистем 3(4) соответственно модуль 7 или 8(9) отключает от управления данную систему или подсистему и удерживает свою систему или подсистему в отключенном от управляемого процесса состоянии до принятия решения вышестоящей в иерархии управления безопасностью системой, в том числе с участием операторов по дальнейшему использованию рассматриваемой системы или подсистемы. В предельном случае этим решением может быть изъятие из эксплуатации и капитальный ремонт в условиях ремонтного предприятия.Modules 7, 8, 9 do not have pronounced priority states. Any malfunction from a given list of malfunctions is classified by him as unacceptably dangerous. In this case, each of the modules 10, 11, 12 translates its system or subsystem into a configuration with the maximum level of security. In the event of failures and malfunctions in the normal operation of
В случае прекращения сбоев каждый из модулей 7, 8, 9 устанавливает свою систему и подсистему в конфигурацию с минимальной производительностью и полнотой выполняемых функций и периодически выдает сигнал запроса соответственно в модуль 10, 11, 12 аппаратно-программного управления для получения разрешения на работу в конфигурации с большей допустимой производительностью и полнотой выполняемых функций. Модуль 10(11)(12) аппаратно-программного управления обрабатывают эти запросы для принятия решения о состоянии своей системы или подсистемы.In the event of a failure, each of the modules 7, 8, 9 installs its system and subsystem in a configuration with minimum performance and completeness of the functions performed and periodically issues a request signal to the hardware-software control module 10, 11, 12, respectively, to obtain permission to work in the configuration with greater permissible performance and completeness of the functions performed. Module 10 (11) (12) of the hardware-software control process these requests to make decisions about the state of their system or subsystem.
При каждом изменении значений переменных реального состояния подсистем 3(4), а также в каждом назначенном текущем интервале времени модуль 11(12) аппаратно-программного управления направляет через соответствующий интерфейс 19(20) данные о реальном состоянии подсистемы 3(4) в модуль 13(14) прогнозирования состояния подсистемы подчиненного уровня иерархии.With each change in the values of the variables of the real state of subsystems 3 (4), as well as in each assigned current time interval, the hardware-software control module 11 (12) sends data on the real state of subsystem 3 (4) to module 13 through the corresponding interface 19 (20) (14) predicting the state of a subsystem of a subordinate hierarchy level.
Модули 13 и 14 прогнозирования состояния подсистемы подчиненного уровня иерархии вырабатывают посредством симуляции в почти реальном времени работы подсистемы ожидаемые значения переменных, характеризующие нормальную работу в соответствующей конфигурации подсистем 3 и 4. В процессе симуляции блоки 13 и 14 прогнозирования работы подсистемы подчиненного уровня иерархии выполняют пересчет рисков для определения приоритетов в конфигурации соответственно подсистем 3 и 4.The modules 13 and 14 for predicting the state of the subsystem of the subordinate hierarchy level produce, by simulating in almost real time the operation of the subsystem, the expected values of variables characterizing normal operation in the corresponding configuration of
Ожидаемые значения переменных, характеризующие нормальную работу подсистемы 3, поступают на первый вход модуля 15 сравнения, на второй вход которого поступают с выхода модуля 11 аппаратно-программного управления значения переменных реального состояния подсистемы 3 в данной конфигурации.The expected values of the variables characterizing the normal operation of the
Ожидаемые значения переменных, характеризующие нормальную работу подсистемы 4, поступают на первый вход модуля 16 сравнения, на второй вход которого с выхода модуля 12 аппаратно-программного управления подчиненного уровня иерархии поступают значения параметров переменных реального состояния подсистемы 4.The expected values of the variables characterizing the normal operation of the
Модули 15 и 16 сравнения осуществляют сравнение ожидаемых значений переменных со значениями переменных реального состояния соответственно подсистемы 3 и 4 и выдают результаты сравнения соответственно модулю 10 аппаратно-программного управления системы 1 и модулю 11 аппаратно-программного управления подсистемы 3. Если сравнение показывает, что в данной конфигурации с минимальной производительностью и полнотой выполняемых функций подсистема 3(4) работает нормально, то соответственно с выхода модуля 15(16) сравнения в модуль 10(11) аппаратно-программного управления поступает соответствующая информация, и он выдает через соответствующий интерфейс 17(18) в устройство 5(6) внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения команду для перевода подсистемы 3(4) в следующую конфигурацию с большей допустимой производительностью и полнотой выполняемых функций.Comparison modules 15 and 16 compare the expected values of the variables with the values of the real state variables, respectively, of
Устройство 5(6) внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения 9 формирует команду для перевода подсистемы 3(4) в новую конфигурацию, которую через интерфейс 17(18) передает в модуль 11(12) аппаратно-программного управления уровня подчиненной подсистемы 3(4). Устройства 5 и 6 внешнего конфигурирования имеют выраженные приоритетные состояния с приоритетами, находящимися в обратной зависимости от величины возможных потерь от функционирования соответственно подсистем 3 и 4 в соответствующей конфигурации, т.е. от ранга ответственности выполняемых ею функций.The device 5 (6) for external configuration of the firmware 9 generates a command for transferring the subsystem 3 (4) to a new configuration, which is transmitted through the interface 17 (18) to the module 11 (12) of the hardware-software control of the level of the slave subsystem 3 (4) . Devices 5 and 6 of the external configuration have expressed priority states with priorities that are inversely dependent on the magnitude of possible losses from the functioning of the
Модуль 11(12) аппаратно-программного управления подсистемы 3(4) по истечении определенного промежутка времени осуществляет перевод своей подсистемы в новую конфигурацию и в течение заданного времени проводит тестирование для определения способности надежно функционировать в этой конфигурации.Module 11 (12) of the hardware-software control of subsystem 3 (4) after a certain period of time transfers its subsystem to a new configuration and conducts testing for a predetermined time to determine the ability to function reliably in this configuration.
Если результаты тестирования показывают возможность перехода к конфигурации с еще большей производительностью и полнотой функций, то снова модуль 11(12) аппаратно-программного управления через интерфейс 19(20) передает значения параметров реального состояния системы 3(4) в модуль 13(14) прогнозирования состояния подсистем подчиненного уровня иерархии и процесс повторяется вплоть до достижения конфигурации с максимально возможной производительностью и полнотой выполняемых функций.If the test results show the possibility of switching to a configuration with even greater performance and completeness of functions, then again the module 11 (12) of the hardware-software control via the interface 19 (20) transfers the values of the parameters of the real state of the system 3 (4) to the forecasting module 13 (14) the state of the subsystems of the subordinate level of the hierarchy and the process is repeated until the configuration is reached with the maximum possible performance and completeness of the functions performed.
Таким образом, основным процессом по реконфигурации систем и подсистем управления при отказах является процесс посылки команд на реконфигурацию с помощью устройств 5 и 6 внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения подчиненных подсистем 3 и 4 с целью хотя бы частичного восстановления производительности и/или полноты выполняемых функций с достижением максимально возможной производительности в сложившейся ситуации по отказам и сбоям в работе. В процессе реконфигурации подсистем 3 и 4 соответственно осуществляют изменения как программного обеспечения, так аппаратного обеспечения этих подсистем.Thus, the main process for reconfiguring systems and control subsystems in case of failures is the process of sending commands for reconfiguration using devices 5 and 6 of the external configuration of the hardware and software of the
Реконфигурация подсистемы 4 может также потом вызвать процесс реконфигурации подсистемы 3 и/или системы 1.Reconfiguration of
Устройства 5 и 6 внешнего конфигурирования аппаратно-программного обеспечения построены по принципу безопасных аппаратно-программных автоматов с конечным числом состояний (см. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики. В.В.Сапожников и др. М.: Транспорт, 1995 г.). Модули 7-14 также могут быть построены по принципу безопасных аппаратно-программных автоматов с конечным числом состояний.Devices 5 and 6 of external configuration of hardware and software are built on the principle of safe hardware and software machines with a finite number of states (see Methods of building safe microelectronic systems of railway automation. VV Sapozhnikov et al. M .: Transport, 1995) . Modules 7-14 can also be built on the principle of safe hardware-software automata with a finite number of states.
Интерфейсы 17-20 выполняют функции преобразования уровней мощности сигналов, функции надежной взаимной изоляции и защиты цепей от взаимных влияний и надежного физического отключения необходимых цепей при изменении конфигурации. В предлагаемом примере интерфейсы 17-20 образованы CAN интерфейсом для информационного взаимодействия процессорных модулей, релейными контактными переключателями и оптронными и трансформаторными устройствами гальванической развязки.Interfaces 17-20 perform the functions of converting signal power levels, the functions of reliable mutual isolation and circuit protection from mutual influences and reliable physical disconnection of the necessary circuits when changing the configuration. In the proposed example, the interfaces 17-20 are formed by the CAN interface for the information interaction of processor modules, relay contact switches, and optocoupler and transformer galvanic isolation devices.
Представленный пример реализации является одним из возможных вариантов выполнения предлагаемой многоуровневой системы управления обеспечением безопасности железнодорожного транспорта.The presented implementation example is one of the possible options for the implementation of the proposed multi-level railway transport safety management system.
Согласно предлагаемому способу каждая система имеет свой уровень ответственности и может содержать более одной подсистемы горизонтального уровня иерархии, разделяющей с другими подсистемами данного уровня область ответственности в относящейся к ним общей технологической системе.According to the proposed method, each system has its own level of responsibility and may contain more than one subsystem of the horizontal hierarchy level, which shares the responsibility area in other common technological systems with other subsystems of this level.
Области ответственности подсистем одного уровня могут пересекаться и здесь подсистемы дублируют друг друга, а в случае конфликтов между ними арбитром для них является общая для них система верхнего уровня, относящаяся к технологической системе с большим уровнем информированности и ответственности.The areas of responsibility of subsystems of the same level may overlap and here the subsystems overlap, and in case of conflicts between them, the arbiter for them is a common top-level system for them, related to a technological system with a high level of awareness and responsibility.
Примером систем соседних уровней иерархии по вертикали являются система диспетчерского управления (система 1) и система контроля рельсовых цепей (подсистема 3).An example of systems of neighboring hierarchical levels in the vertical direction is a supervisory control system (system 1) and a rail circuit control system (subsystem 3).
Примером подсистем 3 одного уровня иерархии для этого случая являются параллельно используемые подсистемы, соответствующие системам контроля свободности и исправности одних и тех же участков пути на основе рельсовых цепей, на основе счетчиков осей и на основе спутникового видеонаблюдения и спутниковой связи. Здесь подсистемы 3 перечислены в порядке их основных приоритетов по безопасности движения поездов, назначенных вышестоящей в вертикальной иерархии системой диспетчерского управления для исправного режима работы упомянутых систем.An example of
При нарушении исправной работы приоритеты упомянутых систем могут изменяться по отношению к ним в целом и/или в отношении входящих в них подсистем, выполняющих некоторые функции. Например, в отношении функции определения точных координат местонахождения поезда при ненадежной работе спутниковой навигации и связи более высокий приоритет устанавливаться для рельсовых цепей. При этом снижается точность, и для сохранения допустимого уровня безопасности движения система диспетчерского управления снижает максимально допустимую производительность - пропускную способность участка за счет увеличения пространственных интервалов попутного следования поездов. По мере улучшения работы спутниковой навигации и связи, например, из-за изменения условий рельефа местности, степень доверия к этой системе будет повышаться вплоть до принятия решения в системе диспетчерского управления на переход к координатному регулированию интервалов попутного следования с постепенным доведением интервалов попутного следования до возможно минимальных величин, увеличивая тем самым пропускную способность участка. Каждый из перечисленных этапов сопровождается соответствующими изменениями в конфигурации программного и аппаратного обеспечения системы диспетчерского управления и входящих в нее подсистем.In the event of a malfunction, the priorities of the systems mentioned may change with respect to them in general and / or with respect to their subsystems that perform certain functions. For example, with respect to the function of determining the exact coordinates of the location of a train during unreliable operation of satellite navigation and communications, higher priority is set for rail circuits. At the same time, accuracy is reduced, and to maintain an acceptable level of traffic safety, the supervisory control system reduces the maximum allowable productivity - the throughput of a section by increasing the spatial intervals of train travel along the way. As the work of satellite navigation and communication improves, for example, due to changes in the terrain, the degree of confidence in this system will increase until a decision is made in the supervisory control system to switch to coordinate regulation of intervals following along with gradually bringing intervals along the route to possible minimum values, thereby increasing the throughput of the site. Each of these steps is accompanied by corresponding changes in the configuration of the software and hardware of the supervisory control system and its subsystems.
При восстановлении производительности система диспетчерского управления может из-за остающихся проблем последовательно запросить только некоторые из возможного набора конфигураций и после их прохождения оставаться в состоянии с не самой большой разрешенной производительностью на длительное время.When restoring performance, the dispatch control system may, due to remaining problems, sequentially request only some of the possible set of configurations and after passing through them remain in a state with not the highest allowed performance for a long time.
Другим примером подсистемы 3 может выступать система автоматического торможения поезда.Another example of
Система автоматического торможения поезда имеет модуль программно-аппаратного управления, в котором заложен алгоритм и аппаратное обеспечение для остановки поезда в заданной точке пути. Указанный модуль взаимодействуют через интерфейс с электропневматической системой управления торможением поезда, являющейся подсистемой нижнего уровня иерархии для электронной системы управления движением поезда. Процесс торможения постоянно контролируется. Если происходят какие-то сбои и неисправности в подсистеме, включающей модуль программно-аппаратного управления, то это приводит к изменению разрешенной конфигурации. Эти изменения влияют на выбор ограничений допустимой скорости движения поезда и алгоритмов расчета кривой прицельного торможения с участием модуля прогнозирования состояния подсистем подчиненного уровня иерархии.The automatic braking system of the train has a software and hardware control module, which contains the algorithm and hardware for stopping the train at a given point on the track. The specified module interact through an interface with an electro-pneumatic train braking control system, which is a subsystem of the lower hierarchy level for an electronic train movement control system. The braking process is constantly monitored. If any malfunctions and malfunctions occur in a subsystem that includes a firmware module, this leads to a change in the allowed configuration. These changes affect the choice of restrictions on the permissible train speed and algorithms for calculating the impact braking curve with the participation of the module for predicting the state of subsystems of the subordinate hierarchy level.
Приведенные примеры детально иллюстрируют использование заявляемого способа, но не исчерпывают всех возможных применений способа.The above examples illustrate in detail the use of the proposed method, but do not exhaust all possible applications of the method.
Например, система (система 1) управления поездом может содержать дополняющие и резервирующие друг друга системы КЛУБ-У(первая подсистема 3), систему АЛСН числового кода (вторая подсистема 3) и систему управления по цифровому каналу радиосвязи Купол (третья подсистема 3), которые имеют приоритеты по функции управления торможением поезда в перечисленном порядке и взаимодействуют между собой на уровне логики управления устройствами торможения поезда в целом.For example, a train control system (system 1) may contain KLUB-U systems (first subsystem 3) supplementing and reserving each other, a number code ALSN system (second subsystem 3), and the Dome digital control system for the radio communication channel (third subsystem 3), which have priorities for the train braking control function in the order listed and interact with each other at the level of the control logic of the braking devices of the train as a whole.
Кроме этого, общее администрирование осуществляет локомотивная бригада, которая на основании данных на локомотивном дисплее от модулей самодиагностики и самоконфигурации, встроенных в упомянутые системы, принимает решения по безопасности эксплуатации и через логику управления принимает решения о степени доверия при использовании КЛУБ-У, АЛСН и КУПОЛ в различных эксплуатационных ситуациях.In addition, the general administration is carried out by the locomotive team, which, on the basis of the data on the locomotive display from the self-diagnosis and self-configuration modules built into the mentioned systems, makes decisions on operational safety and, through the control logic, makes decisions on the degree of trust when using CLUB-U, ALSN and KUPOL in various operational situations.
В качестве модуля 13 прогнозирования состояния подсистем подчиненного уровня иерархии системы для системы еще более высокого уровня иерархии можно рассматривать систему ГИД-УРАЛ для прогнозирования и контроля исполнения графика движения поездов, связанную через соответствующую подсистему диспетчерского управления (ДЦ) с упомянутым в примере локомотивным устройством поездов, вовлеченных в конкретный исполняемый график движения.As a module 13 for predicting the state of subsystems of a subordinate level of the system hierarchy for a system of an even higher hierarchy level, one can consider the GID-URAL system for predicting and monitoring the execution of the train schedule connected via the corresponding dispatch control subsystem (DC) with the locomotive train device mentioned in the example, involved in a specific executable timeline.
Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет объединить в вертикальной и горизонтальной иерархиях управления все системы, непосредственно отвечающие за безопасность движения железнодорожного транспорта, и увеличить производительность системы при комплексном учете всех специфических требований по безопасности движения железнодорожного транспорта в каждых конкретных условиях по отказам и сбоям.Thus, the proposed group of inventions allows you to combine in the vertical and horizontal control hierarchies all systems that are directly responsible for the safety of railway traffic, and increase system performance while comprehensively taking into account all the specific requirements for the safety of railway traffic in each specific condition for failures and malfunctions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009117763/11A RU2397902C1 (en) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009117763/11A RU2397902C1 (en) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2397902C1 true RU2397902C1 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=42798696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009117763/11A RU2397902C1 (en) | 2009-05-13 | 2009-05-13 | Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397902C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675396C2 (en) * | 2016-02-26 | 2018-12-19 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of risk management in field of traffic safety and device for its implementation |
-
2009
- 2009-05-13 RU RU2009117763/11A patent/RU2397902C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДМИТРИЕВ B.C. и др. Совершенствование систем автоблокировки. - М.: Транспорт, 1987, с.138-140. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675396C2 (en) * | 2016-02-26 | 2018-12-19 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of risk management in field of traffic safety and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220227402A1 (en) | Train autonomous control system and method based on train-to-train communication | |
| RU79083U1 (en) | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION SYSTEM WITH ROUTE DEPENDENCES MPC-MZ-F | |
| CN102381342B (en) | Computer interlock system and method for controlling urban rail transit signals thereof | |
| CN106790436B (en) | Traffic system monitoring method based on cloud architecture and control center cloud server | |
| CN112904754B (en) | Main and standby center switching control subsystem and method of integrated monitoring system | |
| CN102611613B (en) | Self adaptation many redundancies loop-type network system and for selecting the method for bypass route | |
| CN105187248A (en) | Redundancy switching system | |
| CN109849969A (en) | A kind of computer interlock system | |
| RU133798U1 (en) | MICROPROCESSOR CENTRALIZATION OF ARROWS AND SIGNALS | |
| CN102556125A (en) | Maintenance support system of automatic train control system | |
| CN114312932B (en) | Deadlock prevention method, device, equipment and medium of TACS system | |
| CN102238231A (en) | CTCS (China train contrl system)-3 level radio blocking center device and system | |
| CN102856971A (en) | Direct-current power supply system and method for implementing multi-machine monitoring | |
| US20210046958A1 (en) | Computer interlocking system and switching control method for the same, device, and storage medium | |
| CN111016967B (en) | Interval monitoring method, device, system, computer equipment and storage medium | |
| RU2397902C1 (en) | Method of controlling railway multilevel safety system and system to this end | |
| CN102616254B (en) | Control method, equipment and system for railway passenger special line station interlocking machine | |
| CN102231073B (en) | Network redundancy communication method, apparatus and system thereof | |
| RU2657118C1 (en) | Centralized system of control of wayside rail circuits of voice frequency for high-speed movement | |
| Kunifuji | Safety Technologies in Autonomous Decentralized Railway Control System | |
| KR102233290B1 (en) | Method and Apparatus for Controlling Turning Train | |
| Kunifuji et al. | A proposal of autonomous online expansion technology for real-time system and its application to railway signalling system | |
| EA042636B1 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR AUTONOMOUS TRAIN CONTROL BASED ON INTER-TRAIN COMMUNICATION | |
| RU2818401C1 (en) | Adaptive train control system | |
| CN103676842A (en) | Monitoring management device and system |