Оборудование станции к Западно-Сибирской железной дороги микропроцессорной системой централизации Ebilock -950

Оборудование станции к Западно-Сибирской железной дороги микропроцессорной системой централизации Ebilock -950

 

Введение

светофор маршрутизация управление электропривод

Работники хозяйства СЦБ решают задачу повышения эффективности работы отрасли путем обновления технических средств и перехода на современные технологии обслуживания. Одной из основных задач комплексной модернизации является оздоровление технических средств железнодорожной автоматики. Наиболее рациональный путь - замена технических средств на альтернативные микропроцессорные и гибридные системы, взамен морально устаревших, плохо модернизируемых.

Применение микропроцессорных ЭЦ позволит: сократить капитальные вложения за счет уменьшения числа используемой аппаратуры, замены пультов управления, использования меньшего числа жил в цепях управления; оптимизировать работу оперативного персонала по управлению движением с помощью автоматизации рутинных операций ДСП; расширить выполняемые функции ЭЦ; повысить безопасность движения поездов и контроль за работой ДСП и устройств ЭЦ, используя средства диагностики, контроля и протоколирования их работы.

Микропроцессорные системы превосходят релейные и по основным критериям надёжности. Они имеют меньшее время восстановления, меньшее потребление электроэнергии, проще в эксплуатации и не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Микропроцессорные централизации станций, находящиеся в диспетчерском круге, легко организовываются в круг диспетчерской централизации и не требуют для этого установки дополнительных стативов с аппаратурой.

Специалисты ВНИИЖА, на основе анализа зарубежных МПЦ, рекомендовали для внедрения на железных дорогах России систему Ebilock-950 шведской фирмы АВВ. Эта система отвечает всем требованиям по безопасности движения поездов, проста и надёжна при эксплуатации. С этой целью создано совместное предприятие ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)».

Микропроцессорная централизация с центральным процессором Ebilock-950 разработана для управления стрелками, светофорами и другими объектами на станции [1]. Центральный процессор системы, адаптированный к условиям Российских железных дорог и система объектных контроллеров, являются основным звеном МПЦ. В системе МПЦ используется напольное оборудование и релейная аппаратура российского производства.

В дипломном проекте рассмотрим разработку и внедрение МПЦ для действующей станции К Западно-Сибирской железной дороги.

 

Эксплуатационные основы проектирования ЭЦ

Техническое обеспечение ЭЦ

Структурная схема МПЦ

 

Система централизации Ebilock-950 фирмы Adtranz Signal является расширяемой электронной и компьютерной системой, предназначенной для обеспечения безопасности при движении поездов. Система разработана для управления станциями с любыми типами путевого развития независимо от их размера и перегонов. В совместном предприятии ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)» выполнены адаптационные работы шведского и финского АРМ к условиям российских железных дорог.

Структурная схема системы МПЦ Ebilock-950 [3], а также автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ-ДСП) и дежурного электромеханика (АРМ-ШН) представлены в приложении Г.

На структурной схеме МПЦ показано:

автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП);

автоматизированное рабочее место электромеханика (АРМ ШН);

резерв АРМ ДСП;

источник бесперебойного питания (ИБП);

распределительный щит входной (РЩ);

центральный компьютер (ЦК);

концентраторы (КС);

объектные контроллеры (ОК);

внешние устройства.

Автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП) служит для контроля и управления поездным движением. Это интерфейс между системой централизации и человеком. От дежурного по станции в систему поступают команды (например, отмена или установка маршрута), из системы на АРМ идёт индикация - визуальное представление событий на станции. Работа со станционными объектами ведется через систему объектных контроллеров, скомпонованных в концентраторы. Концентраторы и компьютер централизации связаны между собой петлей связи.

АРМ может быть как локальным, т.е. располагаться на станции, так и удаленным при диспетчерской централизации в перспективе.

Аппаратные требования к АРМ-ДСП взяты из [4]:

монитор 18,1² LCD (плоский);

графический адаптер «Matrox Millenium»;

промышленный компьютер в корпусе РАС-125 на базе процессора Celeron-466, память SDRAM-64 Mb, HDD-10 Gb;

сетевая карта для включения в локальную сеть;

клавиатура G-83;

манипулятор типа «мышь»;

принтер Oki Microline-3310;

звуковая карта с внутренними усилителями;

пассивные колонки.

АРМ может:

устанавливать маршруты для пропуска поездов, задавать команды и получать индикацию от напольного оборудования;

обеспечить обработку поступающих сбоев / неисправностей и событий.

При подключении АРМ в информационную сеть существует возможность предоставлять достоверную оперативную информацию по «истории» поездной работы руководству дороги.

Применение стандартного персонального компьютера в качестве аппаратной реализации АРМ позволяет снизить стоимость и упростить эксплуатацию и обслуживание системы МПЦ.

Основными функциями АРМ-ДСП являются:

отображение путевого развития станции с показом текущего состояния объектов контроля и управления;

обработка команд дежурного по станции;

регистрация событий;

обработка сигналов о неисправностях;

отображение журнала событий и списка неисправностей.

Автоматизированное рабочее место электромеханика (АРМ ШН). Пользовательский интерфейс и общие принципы построения АРМ дежурного по станции и дежурного электромеханика во многом схожи. В АРМ дежурного электромеханика сокращен набор допустимых команд. Общие принципы построения пользовательского интерфейса приведены на примере АРМ дежурного по станции.

Аппаратные и программные требования взяты из [4]:

монитор 18,1² LCD (плоский);

Pentium 133 MHz, 64 Mb RAM, 10Gb жесткий диск, CD-ROM и / или накопитель ZIP;

операционная система Windows NT 4.0 должна поддерживать взаимодействие по протоколу TCP/IP и иметь стандартные программы ftp и telnet для связи с IPU950;

стандартная сетевая карта, поддерживаемая операционной системой, для взаимодействия между АРМ и системой.

Возможно три способа подключения АРМа к системе через плату DEM:

- используя AUI разъем. Разъем в системе IPU950 - типа DB15, «мама»;

используя коаксиальный кабель. Используется разъем BNC, 3 Т-образных разветвителя и две 50-омные заглушки;

используя адаптер. Данный способ используется для соединения оборудования, например, витой парой. В этом случае на AUI разъем устанавливается переходной адаптер.

АРМ ШН подсоединяется к IPU950 и обеспечивает взаимодействие электромеханика с системой. АРМ ШН представляет собой экранное приложение, работающее на персональном компьютере и использующее сетевое взаимодействие.

АРМ ШН также имеет следующие возможности:

индикация ошибочных сообщений. Сбои/неисправности, и сообщения об ошибках показываются в окне журнала. Поддерживается два типа журнала - системный журнал и журнал безопасности. Для удобства просмотра, существует возможность выбора временного интервала.

- контроль состояния напольных объектов. В окне журнала выводится состояние выбранного объекта. Возможность сортировки объектов.

контроль состояния подключенных систем, т.е. АРМ ДСП, объектные контроллеры.

- печать сбоев / неисправностей. АРМ ШН может печатать любую выделенную информацию.

- возможность изменения настроек системы в тестовой версии. В рабочей версии такая возможность отсутствует.

анализ журналов.

загрузка программного обеспечения безопасности.

Для непосредственного управления станционными объектами (стрелками, светофорами, сигналами и т.д.) служит система объектных контроллеров. Объектные контроллеры монтируются в специальных шкафах, размещаемых на территории станции.

Ядром системы является центральный компьютер (ЦК), который проверяет все условия для безопасного движения поездов и с помощью системы объектных контроллеров управляет станционными объектами. Как в любой вычислительной системе, в этом компьютере выделяется аппаратная часть (hardware) и программное обеспечение (software). Структура ЦК приведена на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1 - Схема процессорного устройства

 

Компьютер централизации представляет собой 19-ти дюймовую стойку (конструктив типа Metric DIN4335610-1) с вертикальным расположением печатных плах (14 позиций, 30 мм), габариты - 483х299х405 мм, вес - 16 кг.

Аппаратные характеристики компьютера централизации взяты из [4]:

3 процессора Motorola MC68030;

тактовая частота 32 МГ;

под FSPA и FSPB отводится по 4 МВ памяти;

под SPU - 8 MB.

Каждый блок IPU использует собственную коммуникационную подсистему (COU), подсоединенную к общему интерфейсному адаптеру Common Interface Adapter (CIA) и служащую для связи с концентраторами и с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции.

Процессорный блок централизацииInterlocking Processing Unit (IPU) содержит два синхронно работающих процессорных блока централизации: один функционирует в рабочем режиме (on-line), а другой - в резервном (standby). Резервный процессор не влияет на функционирование рабочего, но к нему непрерывно поступает информация со стороны системного программного обеспечения о состоянии рабочего процессора. В случае сбоя рабочего процессора резервный берет на себя всю обработку информации.

Сервисное процессорное устройствоService Processing Unit (SPU) выполняет все асинхронные функции, например, операции по вводу / выводу данных и команд). Работа устройства происходит под управлением UNIX - совместимой операционной системы реального времени DNIX. С помощью синхроимпульсов устройство организует работу с резервным процессорным блоком и с блоками защиты от сбоя.

Коммуникационный блок Communication Unit (COU) организует соединение процессорного блока с АРМ ДСП и с концентраторными петлями. В качестве коммуникационного используется широко распространённый протокол HDLC, на физическом уровне - протокол V.24.

Внутри каждого IPU-блока находятся по два обособленных друг от друга безопасных процессорных модуля - Fail-Safe Processing Unit FSPU (FSPA, FSPB).

Каждый из них выполняет собственную программу (А и В соответственно) по проверке всех зависимостей централизации параллельно с другим. Каждый блок имеет собственный микропроцессор, память и высокоскоростной двунаправленный канал, что позволяет отсылать обработанные данные своему «двойнику» в резервной системе. Разные версии алгоритма работы (А и В программы) обеспечивают корректность выполнения зависимостей в системе централизации.

Каждая программа включает в себя логику централизации, описывающую все зависимости между станционными объектами, и установочные данные, настраивающие логику под определенную станцию. Для каждого объекта в составе логики описываются возможные вариации (например, стрелка может быть одиночной или спаренной, с автовозвратом или без и т.д.).

Рассматривать работу компьютера централизации лучше всего на взаимодействии трех основных составляющих блока IPU: SPU, FSPA, FSPB. Время начального запуска: < 60 с. Время переключения: < 2,5 цикла. Обработка логики централизации в FSPU происходит циклически. На каждый цикл отводится 560 мс.

В течение цикла происходят следующие события:

собирается информация, касающаяся состояния всех станционных объектов;

происходит обработка информации;

формируются приказы на объектные контроллеры;

информация о станции передается для индикации на дисплей дежурного по станции.

Результаты обработки из FSPA и FSPB сравниваются. Процесс сравнения происходит следующим образом:

блок FSPA считывает результаты работы программы В из блока FSPB;

блок FSPB считывает результаты работы программы А из блока FSPА;

если результаты различны, действие системы прекращается до устранения неисправности;

если один из модулей FSPU закончит обработку раньше другого, то на время ожидания он перейдет в состояние отсечки.

Система Ebilock-950 может контролировать до 100 логических объектов и до 1000 объектов IPU. Максимальное время срабатывания системы 1 с. Это время между изменением состояния какого-нибудь из станционных объектов и выдачей приказа на объектный контроллер.

Автоматизированное рабочее место электромеханика Field Engineering Unit (FEU) стыкуется с компьютером централизации по протоколу Ethernet.

Вся система централизации сводится к управлению внешними объектами станции и контролю их состояния при помощи автоматизированного рабочего места дежурного по станции [5]. Условия обеспечения безопасного движения поездов, то есть все зависимости и замыкания, закладываются в программное обеспечение централизации, в алгоритм её работы.

Контроль состояния РЦ

 

Задачей контроля состояния рельсовых цепей является определение их свободности / занятости. В случае проследования короткой подвижной единицы через короткую рельсовую цепь вводим определенную временную задержку на изменение состояния рельсовой цепи с занятого на свободное.

Для предотвращения нежелательного кратковременного изменения состояния контактов («дребезг») используем определенное время диагностики состояния контактов реле.

Основной задачей функции контроля состояния контактов является достоверное определение состояния различного типа релейных интерфейсов и подобных устройств (стрелки, контакты реле, специальные ключи, кнопки). Эту задачу решаем как для безопасного определения состояния контактов, так и для случая не ответственных приложений, в зависимости от решаемой задачи.

 

3.6

Оборудование станции к Западно-Сибирской железной дороги микропроцессорной системой централизации Ebilock -950

 

Введение

светофор маршрутизация управление электропривод

Работники хозяйства СЦБ решают задачу повышения эффективности работы отрасли путем обновления технических средств и перехода на современные технологии обслуживания. Одной из основных задач комплексной модернизации является оздоровление технических средств железнодорожной автоматики. Наиболее рациональный путь - замена технических средств на альтернативные микропроцессорные и гибридные системы, взамен морально устаревших, плохо модернизируемых.

Применение микропроцессорных ЭЦ позволит: сократить капитальные вложения за счет уменьшения числа используемой аппаратуры, замены пультов управления, использования меньшего числа жил в цепях управления; оптимизировать работу оперативного персонала по управлению движением с помощью автоматизации рутинных операций ДСП; расширить выполняемые функции ЭЦ; повысить безопасность движения поездов и контроль за работой ДСП и устройств ЭЦ, используя средства диагностики, контроля и протоколирования их работы.

Микропроцессорные системы превосходят релейные и по основным критериям надёжности. Они имеют меньшее время восстановления, меньшее потребление электроэнергии, проще в эксплуатации и не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Микропроцессорные централизации станций, находящиеся в диспетчерском круге, легко организовываются в круг диспетчерской централизации и не требуют для этого установки дополнительных стативов с аппаратурой.

Специалисты ВНИИЖА, на основе анализа зарубежных МПЦ, рекомендовали для внедрения на железных дорогах России систему Ebilock-950 шведской фирмы АВВ. Эта система отвечает всем требованиям по безопасности движения поездов, проста и надёжна при эксплуатации. С этой целью создано совместное предприятие ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)».

Микропроцессорная централизация с центральным процессором Ebilock-950 разработана для управления стрелками, светофорами и другими объектами на станции [1]. Центральный процессор системы, адаптированный к условиям Российских железных дорог и система объектных контроллеров, являются основным звеном МПЦ. В системе МПЦ используется напольное оборудование и релейная аппаратура российского производства.

В дипломном проекте рассмотрим разработку и внедрение МПЦ для действующей станции К Западно-Сибирской железной дороги.