Система электрической централизации

Авторы патента:

Система электрической централизации относится к железнодорожной автоматике и предназначена для автоматизации процесса управления движением поездов и маневровой работой, преимущественно на малых станциях.

Технический результат заключается в упрощении конструктивной схемы электрической централизации при обеспечении требуемой безопасности движения и функциональных возможностей системы.

Система электрической централизации, содержащая объекты управления и контроля, устройства электропитания, исполнительную группу, предназначенную для обеспечения безопасности движения поездов и для передачи воздействий на напольные объекты централизации, наборную группу, предназначенную для фиксации действий дежурного по станции на устройстве автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала и для передачи команд в исполнительную группу централизации, блок ввода информации, блок вывода информации и устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, предназначенное для управления, контроля и отображения информации о текущем состоянии объектов управления и контроля, и включающее две ПЭВМ.

При этом приемный вход исполнительной группы - с передающим выходом наборной группы, контрольный вход - с выходом объектов управления и контроля. Информационный выход исполнительной группы соединен с первым информационным входом блока ввода информации, рабочий выход - с входом объектов управления и контроля, передающий выход - с приемным входом наборной группы.

Управляющий вход наборной группы подключен к выходу блока вывода информации, а информационный выход - ко второму информационному входу блока ввода информации.

Выход блока ввода информации подключен к входам ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, выходы которых соединены с входом блока вывода информации.

Устройство электропитания соединено со вторыми входами объектов управления и контроля, блока вывода информации, а также с третьими входами исполнительной группы, наборной группы и блока ввода информации.

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и предназначена Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и предназначена для автоматизации процесса управления движением поездов и маневровой работой, преимущественно на малых станциях.

Известны системы электрической централизации, предназначенные для управления движением поездов и маневровой работой на железнодорожных станциях, реализованные на электромагнитных реле [Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебник для вузов ж.д. транспорта: В 2-х ч. Под ред. Д.В.Шалягина / Д.В.Шалягин [и др.]. - М.: Маршрут. Ч I. - 2006. - С.383-386].

Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля, устройства электропитания (источник питания устройств), наборную группу (наборные схемы), исполнительную группу (исполнительные схемы), а также аппарат управления и контроля.

Объекты управления и контроля являются напольными объектами централизации и представляют собой светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи.

Наборная группа предназначена для фиксации действий дежурного по станции на аппарате управления и передачи команд в исполнительную группу централизации.

Исполнительная группа предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов и передачи воздействий на напольные объекты централизации.

Наборная и исполнительная группы представляют собой релейно-контрактные схемы на электромагнитных реле.

Аппарат управления и контроля выполнен с пультом управления и информационным табло и предназначен для ввода управляющих команд, а также для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации.

Напольные объекты централизации соединены с исполнительной группой системы электрической централизации, которая в свою очередь соединена с ее наборной группой. Аппарат управления и контроля подключен к наборной и исполнительной группам системы электрической централизации. Устройства электропитания соединены с наборной и исполнительной группой.

Устройство работает следующим образом.

Дежурный по станции, на основании информации, представленной на информационном табло о состоянии напольных объектов централизации, формирует на пульте управления команды по установке, отмене или искусственной разделке маршрутов. Сформированные команды передаются в наборную группу системы электрической централизации. Реле наборной группы определяют категорию устанавливаемого маршрута, его начало и конец. Наборная группа электрической централизации формирует управляющие сигналы на напольные объекты централизации, которые поступают в исполнительную группу. Реле исполнительной группы передают команды управления на напольные объекты централизации.

В случае выполнения условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, напольные объекты централизации выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде в исполнительную группу. Реле исполнительной группы, получив данную информацию, создают условия для реализации устанавливаемого маршрута и передают на информационное табло информацию об изменившемся состоянии напольных объектов централизации. При проследовании подвижной единицы по установленному маршруту происходит его автоматическое размыкание. Изменение состояния напольных объектов централизации отражается на информационном табло и позволяет дежурному по станции осуществлять поездную и маневровую работу на станции.

При нарушении условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту релейно-контрактные схемы исполнительной группы запрещают напольным объектами централизации реализацию команд управления, тем самым обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных станциях.

Кроме того, известная система электрической централизации имеет функциональные возможности, такие как: контроль состояния объектов управления и контроля, формирование управляющих воздействий на напольные объекты централизации с соблюдением условий безопасности движения поездов, слежение за движением поездов в пределах области управления и отображение на табло дежурного по станции поездной ситуации на станции в текущий момент времени.

Требуемая безопасность движения обусловлена надежным отключением ответственных цепей при нарушении условий безопасности движения поездов благодаря использованию релейно-контактного принципа построения исполнительных схем в известной системе электрической централизации, что является ее достоинством.

Недостатком известной системы является ограниченность ее функциональных возможностей, что обусловлено низким информационным ресурсом релейно-контактного принципа построения наборной и исполнительной групп.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым решением является система электрической централизации, предназначенная для управления движением поездов и маневровой работой на железнодорожных станциях, реализованная на основе электромагнитных реле и программно-технического комплекса [Сапожников В.В. Кононов В.А. Электрическая централизация стрелок и светофоров: Учебное иллюстрированное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. В.В.Сапожникова. - М.: Маршрут, 2002. - С.153-154].

Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля, устройство электропитания, электрические схемы релейной части (исполнительная группа), контроллеры, платы контроля (блок ввода информации) и платы управления (блок вывода информации), а также устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала.

Исполнительная группа представляет собой релейно-контактные схемы на электромагнитных реле и предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов, а также для передачи воздействий на напольные объекты централизации.

Контроллеры предназначены для обработки информации о состоянии напольных объектов централизации, а также для реализации команд по установке, отмене и искусственной разделке маршрутов.

Блок ввода информации предназначен для сбора информации о состоянии реле исполнительной группы и передачи ее контроллеру.

Блок вывода информации предназначен для передачи управляющих воздействий от контроллеров к реле исполнительной группы централизации.

Устройство автоматизированного рабочего места предназначено для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации, а также для ввода управляющих команд в систему электрической централизации и выполнено на основе двух резервированных ПЭВМ.

Входы обоих ПЭВМ автоматизированного рабочего места соединены с передающим выходом контроллера, а их выходы подключены к принимающему входу контроллера. Контрольный вход каждого контроллера соединен с выходом блока ввода информации, а его управляющий выход подключен к входу блока вывода информации. Управляющий вход исполнительной группы соединен с выходом блока вывода информации, а его информационный выход подключен к входу блока ввода информации. Вход объектов управления и контроля соединен с рабочим выходом исполнительной группы, а выход - с контрольным входом исполнительной группы. Устройство электропитания подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля, исполнительной группы, контроллеров, блоков ввода и вывода информации.

Известная система электрической централизации работает следующим образом.

Дежурный по станции, на основании информации, представленной на мониторе устройства автоматизированного рабочего места, формирует команды управления по заданию устанавливаемого маршрута, либо маршрутные задания на предстоящий период. Выдача команд возможна только с одной ПЭВМ - активной, вторая ПЭВМ находится в состоянии «горячего резерва» и может быть использована только как средство визуализации для отображения общего плана станции или нормативно-справочной информации. Команды управления передаются на каждый контроллер, который в режиме реального времени отвечает за корректность выполнения заданий по установке маршрутов.

При получении команды управления, контроллер формирует управляющее воздействие, которое через блок вывода информации передается в исполнительную группу электрической централизации.

Условия безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту проверяются релейно-контактными схемами исполнительной группы. При выполнении данных условий с рабочего выхода исполнительной группы передается команда управления на вход напольных объектов централизации. Напольные объекты централизации выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде на контрольный вход исполнительной группы. Реле исполнительной группы фиксируют эту информацию. Блок ввода информации считывает состояние контактов реле исполнительной группы и передает контроллеру сведения об изменившемся состоянии напольных объектов централизации. Контроллер, получив данную информацию, передает ее на вход устройства автоматизированного рабочего места дежурного по станции. Полученная информация о состоянии напольных объектов централизации протоколируется и используется для отображения поездной ситуации в пределах области управления. Исходя из поездной ситуации, дежурный по станции руководит поездной и маневровой работой в пределах области управления.

Взаимодействие с вышестоящими системами управления движением поездов осуществляется через стандартные стыки вычислительных средств.

Известная система электрической централизации обеспечивает выполнение функций, присущих релейным системам электрической централизации, таких как контроль состояния и управление напольными объектами централизации с соблюдением условий безопасности движения поездов, слежение за движением поездов в пределах области управления, отображение поездной ситуации на станции в текущий момент времени, а также новых функций, таких как: автоматизация задания маршрутов, обеспечение дежурного по станции нормативно-справочной информацией, интеграция с вышестоящими системами, протоколирование и архивация действий дежурного по станции и состояния устройств централизации.

Достоинством известной системы электрической централизации является обеспечение требуемой безопасности движения при расширении функциональных возможностей системы, обусловленное использованием вычислительной техники.

Недостатком известной системы электрической централизации является ее конструктивная сложность, обусловленная использованием микропроцессорной аппаратуры в составе программно-технического комплекса управления и контроля, которая является дорогостоящей и не всегда целесообразной в условиях малых станций.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке системы электрической централизации с упрощенной конструктивной схемой при сохранении требуемой безопасности движения и функциональных возможностей системы.

Для решения поставленной задачи система электрической централизации, содержащая объекты управления и контроля, устройства электропитания, исполнительную группу, предназначенную для обеспечения безопасности движения поездов и для передачи воздействий на напольные объекты централизации, блок ввода информации, блок вывода информации и устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, предназначенное для управления, контроля и отображения информации о текущем состоянии объектов управления и контроля, и включающее две ПЭВМ, при этом вход объектов управления и контроля соединен с рабочим выходом исполнительной группы, а выход - с контрольным входом исполнительной группы, информационный выход исполнительной группы соединен с первым информационным входом блока ввода информации, устройство электропитания подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля, исполнительной группы, блоков ввода и вывода информации, снабжена наборной группой, предназначенной для фиксации действий дежурного по станции на устройстве автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала и для передачи команд в исполнительную группу централизации, при этом приемный вход наборной группы соединен с передающим выходом исполнительной группы, управляющий вход - с выходом блока вывода, третий вход - с устройством электропитания, а передающий выход наборной группы соединен с приемным входом исполнительной группы, информационный выход - со вторым информационным входом блока ввода информации, выход которого подключен к входам ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, выходы которых соединены с входом блока вывода информации.

Заявляемое решение отличается от прототипа введением нового элемента и новой взаимосвязью элементов в устройстве, а именно в систему электрической централизации введена наборная группа, предназначенная для фиксации действий дежурного по станции на устройстве автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала и для передачи команд в исполнительную группу централизации, при этом приемный вход наборной группы соединен с передающим выходом исполнительной группы, управляющий вход - с выходом блока вывода, третий вход - с устройством электропитания, а передающий выход наборной группы соединен с приемным входом исполнительной группы, информационный выход - со вторым информационным входом блока ввода информации, выход которого подключен к входам ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, выходы которых соединены с входом блока вывода информации.

Наличие существенных отличительных признаков в совокупности существенных признаков устройства свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».

Введение в систему электрической централизации наборной группы, приводящее к новым взаимосвязям элементов устройства в совокупности существенных признаков устройства, позволяет упростить ее конструктивной схему при сохранении функциональных возможностей системы электрической централизации и требуемой безопасности движения.

На фигуре представлена структурная схема системы электрической централизации, подтверждающая работоспособность и промышленную применимость заявляемой полезной модели.

Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля 1, устройство электропитания 2, исполнительную группу 3, наборную группу 4, блок ввода информации 5 и блок вывода информации 6, а также устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала 7.

Объекты управления и контроля 1 являются напольными объектами централизации и представляют собой светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи.

Устройство электропитания 2 обеспечивает электропитание объектов управления и контроля 1, исполнительной группы 3, наборной группы 4, блоков ввода 5 и вывода 6 информации.

Исполнительная группа 3 представляет собой электрические схемы на электромагнитных реле и предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов, а также для передачи воздействий на напольные объекты централизации.

Наборная группа 4 предназначена для фиксации действий дежурного по станции на автоматизированном рабочем месте и передачи команд в исполнительную группу 3.

Блок ввода информации 5 предназначен для сбора информации о состоянии реле наборной и исполнительной групп и передачи ее в автоматизированное рабочее место 7.

Блок вывода информации 6 предназначен для передачи управляющих воздействий от автоматизированного рабочего места 7 к реле наборной группы 4.

Устройство автоматизированного рабочего места 7 предназначено для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации, а также для вывода управляющих команд в систему электрической централизации и выполнено на основе двух резервированных ПЭВМ 8, 9 с соответствующим программным обеспечением.

Информационные входы ПЭВМ 8 и 9 автоматизированного рабочего места 7 соединены с выходом блока ввода информации 5, а информационные выходы - с входом блока вывода информации 6. Управляющий вход наборной группы 4 соединен с выходом блока вывода информации 6, а информационный выход подключен ко второму информационному входу блока ввода информации 5. Первый информационный вход блока ввода информации соединен с информационным выходом исполнительной группы 3. Передающий выход наборной группы 4 соединен с приемным входом исполнительной группы 3, а приемный вход - с передающим выходом исполнительной группы 3. Вход объектов управления и контроля 1 соединен с рабочим выходом исполнительной группы 3, а выход объектов управления и контроля 1 подключен к контрольному входу исполнительной группы 3. Устройство электропитания 2 подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля 1, исполнительной 3 и наборной 4 групп, блоков ввода 5 и вывода 6 информации.

Система электрической централизации работает следующим образом.

Дежурный по станции на автоматизированном рабочем месте 7 устанавливает одну из ПЭВМ, например 8, в качестве активной. Резервная ПЭВМ 9 используется как средство визуализации для отображения состояния объектов централизации 1 или нормативно-справочной информации.

На активной ПЭВМ 8 дежурный по станции формирует команды управления объектами централизации. Для автоматизации управления движением поездов дежурный по станции формирует маршрутные задания на предстоящий период. Для задания команды управления он указывает объект, которому предназначена команда и ее содержание. Каждому объекту соответствует свой набор допустимых команд. После ввода команды управления система формирует запрос на правильность воспринятой информации. Дежурный по станции проверяет правильность введенной команды, после чего система осуществляет проверку ее допустимости. В случае ввода не допустимой команды, дежурный по станции получает сообщение о не корректных действиях. При вводе допустимой команды на информационном выходе ПЭВМ 8 автоматизированного рабочего места 7 формируется управляющее воздействие в систему электрической централизации.

Управляющее воздействие удерживается на выходе автоматизированного рабочего места 7 и поступает на вход блока вывода информации 6. Блок вывода информации 6 передает управляющее воздействие в наборную группу электрической централизации 4. В наборной группе 4 срабатывают соответствующие реле, изменяя свое состояние. Информация об изменившемся состоянии реле наборной группы 4 передается на второй информационный вход блока ввода информации 5, который передает полученную информацию на информационные входы ПЭВМ 8, 9 автоматизированного рабочего места 7. Активная ПЭВМ 8 фиксирует изменившееся состояние реле наборной группы 4 и сбрасывает управляющее воздействие, удерживаемое на выходе автоматизированного рабочего места 7. Управляющее воздействие, удерживаемое на выходе автоматизированного рабочего места 7, сбрасывается также по истечении выдержки времени при нарушении работы реле наборной группы 4. При этом на мониторе ПЭВМ 8, 9 формируется сообщение о не выполнении команды.

Соответствующие реле наборной группы 4 после срабатывания формируют управляющие сигналы, предназначенные для объектов управления и контроля 1, и передает их на реле исполнительной группы 3. Соответствующие реле исполнительной группы 3 формируют команды управления и передают их на объекты управления и контроля 1.

В случае выполнения условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, напольные объекты централизации 1 выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде на реле исполнительной группы 3. Исполнительная группа 3, получив данную информацию, создает условия для реализации устанавливаемого маршрута и передает сигнал о реализации маршрута на блок ввода информации 5.

При нарушении условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту электрические схемы исполнительной группы 3 запрещают напольным объектам централизации 1 реализацию команд управления, тем самым обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных станциях.

Блок ввода информации 5 осуществляет контроль состояния реле наборной 4 и исполнительной 3 групп электрической централизации. Информация о состоянии реле наборной 4 и исполнительной 3 групп с выхода блока ввода информации 5 поступает на информационные входы ПЭВМ 8, 9 автоматизированного рабочего места 7, На основе полученных данных ПЭВМ 8, 9 формируют условно графическое изображение состояния объектов управления и контроля 1 в текущий момент времени, которое позволяет дежурному по станции осуществлять поездную и маневровую работу на станции. В процессе работы системы на ПЭВМ 8, 9 автоматически протоколирует состояние устройств централизации, а также действия, совершаемые дежурным по станции. ПЭВМ 8, 9 автоматизированного рабочего места 7 взаимодействует с вышестоящими системами управления движением поездов через стандартные стыки вычислительных средств.

Система электрической централизации обеспечивает следующие функциональные возможности:

- контроль состояния и управление объектами централизации с соблюдением условий безопасности движения поездов;

- слежение за движением поездов в пределах области управления;

- отображение поездной ситуации на станции в текущий момент времени;

- автоматизацию задания маршрутов,

- обеспечение дежурного по станции нормативно-справочной информацией;

- интеграцию с вышестоящими системами управления движением поездов;

- протоколирование и архивацию действий дежурного по станции и состояния устройств централизации.

Таким образом, заявляемая система электрической централизации при реализации сохраняет требуемую безопасность движения и функциональные возможности системы, как в прототипе, имея упрощенную конструктивную схему.

Система электрической централизации, содержащая объекты управления и контроля, устройство электропитания, исполнительную группу, предназначенную для обеспечения безопасности движения поездов и для передачи воздействий на напольные объекты централизации, блок ввода информации, блок вывода информации и устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, предназначенное для управления, контроля и отображения информации о текущем состоянии объектов управления и контроля, и включающее две ПЭВМ, при этом вход объектов управления и контроля соединен с рабочим выходом исполнительной группы, а выход - с контрольным входом исполнительной группы, информационный выход исполнительной группы соединен с первым информационным входом блока ввода информации, устройство электропитания подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля исполнительной группы, блоков ввода и вывода информации, отличающаяся тем, что она снабжена наборной группой, предназначенной для фиксации действий дежурного по станции на устройстве автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала и для передачи команд в исполнительную группу централизации, при этом приемный вход наборной группы соединен с передающим выходом исполнительной группы, управляющий вход - с выходом блока вывода информации, третий вход - с устройством электропитания, а передающий выход наборной группы соединен с приемным входом исполнительной группы, информационный выход - со вторым информационным входом блока ввода информации, выход которого подключен к входам ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, выходы которых соединены с входом блока вывода информации.