Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов

 

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, к области железнодорожной автоматики н телемеханики, и может быть использована в системах управления и регулирования движения поездов на станциях, перегонах и на промышленных предприятиях. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение гибкости и эффективности 'использования предлагаемой системы централизации стрелок и сигналов, предназначенной для обеспечения безопасности и регулирования движения поездов, посредством повышения качества самой системы и обеспечения разнообразия способов ее применения в зависимости от требований заказчика. В данной микропроцессорной централизации стрелок и сигналов контроллер централизации КЦ выполнен с повышенной глубиной тестирования и самопроверки аппаратно-программных средств, имеет устройства самоблокировки при обнаружении опасных ситуаций и обеспечивает решение функциональных задач в режиме реального времени с минимальным циклом работы при любых конфигурациях системы, что позволяет обеспечивать выполнение системой основных функций в реальном масштабе времени с уровнем, безопасности в одноканальном режиме работы, допустимом для использования в железнодорожных системах транспорта не общего назначения. В полезной модели управляющий контроллер централизации УКЦ позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности посредством реконфигурирования структуры одноканальной, двуканальной и двуканальной с резервным комплектом для использования на всех видах станций с прилегающими перегонами. Полезная модель позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности при создании любых требуемых систем контроля и регулирования движения поездов при оптимальном соотношении показателей надежности и стоимости для применения на всех видах станций с прилегающими перегонами для всех категорий заказчиков, занимающихся железнодорожными перевозками.

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, к области железнодорожной автоматики и телемеханики, и может быть использована в системах управления и регулирования движения поездов на станциях, перегонах и на промышленных предприятиях посредством контроля и управления состоянием средств и устройств СЦБ.

Известна «Микропроцессорная система централизации и автоблокировки на железнодорожном транспорте» (патент на полезную модель 107753, B61L 27/04, B61L 19/04 приоритет 23.03.2011, опубл. 27.08.2011). Она содержит центральный процессор, включающий микропроцессоры, устройства связи с объектом (УСО), включающие интерфейсные модули сбора информации (МСИ) о состоянии объектов контроля железнодорожной станции и прилегающих перегонов, интерфейсные модули передачи ответственных команд (МОК), которые подключены к исполнительным устройствам электрической централизации и автоблокировки (ЭЦ и АБ), отличающаяся тем, что центральный процессор содержит три микропроцессора, которые межканально связаны между собой и каждый из них связан с двумя соседними микропроцессорами, при этом к процессору подключены с одной стороны автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), а с другой - трехканальные устройства УСО, подсоединенные к исполнительным устройствам ЭЦ и АБ через релейно-контактный интерфейс (РКИ), содержащий реле объектов контроля и управляющие реле, при этом трехканальные устройства УСО содержат периферийные микропроцессоры (связанные между собой межканально - каждый микропроцессор связан с двумя соседними), модули МСИ, связанные с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами РКИ и модули МОК, причем вход питания модуля МОК каждого капала связан с выходом питания управляемого источника питания (ИП) своего канала, а управляющие выходы модуля МОК связаны с входами ИП своего и соседних каналов, также вход включения ИП связан с кнопкой «Запуск».

Однако данная система:

- имеет сравнительно низкий уровень отказоустойчивости в связи с тем, что при выходе из строя одного УСО система не выполняет всех возложенных на нее функций (УСО не имеет возможности резервирования, но при этом имеет достаточно большую избыточность);

- имеет практическую сложность контроля и управления объектами на крупных станциях в связи с тем, что при большом числе объектов число одновременно выполняемых взаимозависимостей и коммуникационных сообщений становится таким, что его практически невозможно реализовать данными процессорными и магистральными средствами за приемлемое время реакции системы, допустимое для электрической централизации;

- имеет децентрализованные средства протоколирования и архивирования действий персонала и реакции системы на самих АРМ, а значит, при определенных неисправностях отдельных АРМ, нарушения доступа или ошибочные действия персонала и системы будут скрыты или незамечены при просмотре данных архивов с других АРМ;

- имеет ограниченную структуру информационного взаимодействия с УВК, то есть не предусматривает размещение дополнительных АРМ, удаленных АРМ, разбиение станций на зоны управления, укрупнение станций в участки диспетчерского управления, разграничение прав на управление отдельными участками или объектами, следовательно, обладает недостаточной гибкостью конфигурирования к требованиям заказчика;

- имеет избыточную структуру построения для промышленного транспорта, следовательно, обладает недостаточной гибкостью конфигурирования к требованиям заказчика.

Известна также «Микропроцессорная система централизации с маршрутными зависимостями МПЦ-М3-Ф» (патент на полезную модель RU

79083, B61L 25/04, приоритет 22.08.2008, опубликовано 20.12.2008).

Микропроцессорная система централизации стрелок, сигналов и других объектов железнодорожной автоматики и телемеханики с маршрутными зависимостями, характеризующаяся выполнением с переменным составом функциональных элементов и состоящая из, по меньшей мере, одного автоматизированного рабочего места диспетчера, содержащего средство отображения состояния и ввода команд управления стрелками, сигналами и другими объектами железнодорожной автоматики и телемеханики в реальном масштабе времени, управляющего вычислительного компьютера, который состоит из, по меньшей мере, двух синхронизированных процессорных устройств, каждый из которых соединен с блоком питания и блоком приема сигналов от автоматизированного рабочего места диспетчера, при этом каждое процессорное устройство под управлением операционной системы реального времени выполняет функции централизации, обработки данных и формирует команды управления стрелками, светофорами и другими объектами железнодорожной автоматики и телемеханики, и устройства ввода-вывода для сопряжения управляющего вычислительного компьютера с объектами железнодорожной автоматики и телемеханики, состоящего из релейно-контактных и бесконтактных устройств управления и контроля, осуществляющих непосредственный контроль и управление объектами низовой и локальной железнодорожной автоматики и телемеханики. Микропроцессорная система централизации характеризуется тем, что управляющий вычислительный компьютер построен на базе управляющего компьютера, обеспечивающего основные функции централизации по контролю и управлению стрелками, светофорами и другими объектами железнодорожной автоматики и телемеханики с соблюдением требований безопасности движения поездов в соответствии с принципами, принятыми в существующих устройствах ЭЦ. Микропроцессорная система централизации характеризуется тем, что базовым управляющим компьютером является компьютер SIMIS-ECC. Микропроцессорная система централизации характеризуется тем, что управляющий вычислительный компьютер состоит из трех идентичных процессорных устройств и имеет структуру два из трех. Микропроцессорная система централизации характеризуется тем, что ее работа осуществляется в реальном масштабе времени.

Данная система:

- имеет также сравнительно низкий уровень отказоустойчивости в связи с тем, что при выходе из строя одного УСО система не выполняет всех возложенных на нее функций (УСО не имеет возможности резервирования, но при этом имеет достаточно большую избыточность);

- имеет децентрализованные средства протоколирования и архивирования действий персонала и реакции системы на самих АРМ, а значит, при определенных неисправностях отдельных АРМ, нарушения доступа или ошибочные действия персонала и системы будут скрыты или незамечены при просмотре данных архивов с других АРМ;

- имеет ограниченную структуру информационного взаимодействия АРМ и УВК, то есть не предусматривает размещение дополнительных АРМ, удаленных АРМ, разбиение станций на зоны управления, укрупнение станций в участки диспетчерского управления, следовательно, обладает недостаточной гибкостью конфигурирования к требованиям заказчика;

- имеет избыточную структуру построения для промышленного транспорта, следовательно, обладает недостаточной гибкостью конфигурирования к требованиям заказчика.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой полезной модели является «Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов МПЦТ» (патент на изобретение RU 102579, B61L 25/04, приоритет 14.05.2010, опубликовано 10.03.2011), выбранная за прототип, и 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 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. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов может содержать оборудование и программное обеспечение, позволяющее согласовать ее с любыми типами стрелочных электроприводов и светофоров. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов может позволять 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. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов реализует функции сервиса и самодиагностики

Однако данная система:

- имеет сравнительно низкий уровень безопасности в связи с тем, что использованные в системе программируемые логические контроллеры семейства SIMATIC в одноканальном варианте не обеспечивают в железнодорожных системах уровень безопасности SIL3 согласно международному стандарту EN 50126, что является недостаточным для систем микропроцессорных централизации железнодорожного транспорта промышленного назначения и приводит к необходимости резервирования и избыточности оборудования.

- имеет децентрализованные средства протоколирования и архивирования действий персонала и реакции системы на самих АРМ, а значит, при определенных неисправностях отдельных АРМ, нарушения доступа или ошибочные действия персонала и системы будут скрыты или не замечены при просмотре данных архивов с других АРМ;

- имеет ограниченную структуру информационного взаимодействия АРМ и УВК, то есть не предусматривает размещение дополнительных АРМ, удаленных АРМ, разбиение станций на зоны управления, укрупнение станций в участки диспетчерского управления, следовательно, обладает недостаточной гибкостью конфигурирования к требованиям заказчика.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение гибкости и эффективности использования системы микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, посредством повышения полноты самопроверки оборудования и обеспечения разнообразия способов ее применения в зависимости от требований заказчика.

Решая данную задачу, была создана микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, которая управляет и контролирует состояния напольных устройств (электроприводов, светофоров, переездов, контроля состояния подвижного состава и др.), интегрирует в себя основные виды автоматической и полуавтоматической блокировки, диспетчерской централизации, диагностирует элементы микропроцессорных устройств, измеряет и диагностирует основные параметры постовых и напольных устройств.

Технический результат, который получен при использовании полезной модели, заключается в обеспечении требуемого уровня безопасности и надежности при создании различных систем микропроцессорной централизации стрелок и сигналов при оптимальном соотношении показателей надежности и стоимости, то есть заключается в обеспечении гибкости и эффективности использования системы. Предлагаемая модель безопасной реконфигурируемой системы микропроцессорной централизации обеспечивает контроль и управление - объектами электрической централизации (ЭЦ) и автоматической блокировки (АБ) на всех видах станций от малых до крупных, с любым видом тяги с прилегающими перегонами и предназначена для всех категорий заказчиков, занимающихся железнодорожными перевозками, как для промышленных предприятий, так и для магистрального железнодорожного транспорта).

Указанные технические результаты достигаются тем, что микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, представляет собой трехуровневую иерархическую систему с переменным составом функциональных блоков для решения задач железнодорожной автоматики и телемеханики, где верхний уровень включает, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место дежурного по станции и/или диспетчера, при необходимости, автоматизированные рабочие места электромеханика, шкаф телекоммуникационный ШТК, средний уровень, включает, по меньшей мере, один управляющий контроллер централизации УКЦ, включающий, по меньшей мере, один контроллер централизации КЦ, безопасные устройства сопряжения УСО, нижний уровень, включает, при необходимости, пульт-табло резервного управления, интерфейсные релейные схемы, напольное оборудование, систему электропитания, отличающаяся тем, что с целью обеспечения гибкости и эффективности системы контроллер централизации КЦ выполнен с повышенной глубиной тестирования и самопроверки аппаратно-программных средств, имеет устройства самоблокировки при обнаружении опасных ситуаций и обеспечивает решение функциональных задач в режиме реального времени с минимальным циклом работы при любых конфигурациях системы, что позволяет обеспечивать выполнение системой основных функций в реальном масштабе времени с уровнем безопасности, в одноканальном режиме работы допустимым для использования в железнодорожных системах транспорта не общего назначения,, а управляющий контроллер централизации УКЦ позволяет обеспечивать уровень безопасности посредством реконфигурирования структуры одноканальной, двуканальной и двуканальной с резервным комплектом для использования на всех видах станций с прилегающими перегонами.

Повышенная глубина тестирования и самопроверки аппаратно-программных средств КЦ выбрана на основе анализа одиночных и множественных отказов всех узлов контроллера при выполнении всех видов операций и достигается с помощью применения общеизвестных методов:

- изоляции вычислительных устройств всех узлов и модулей друг от друга для минимизации степени влияния потенциальных отказов по общим причинам за счет применения независимых источников электропитания и специализированных аппаратно-программных средств;

- самотестирования вычислительных устройств всех узлов и модулей с целью, выявления всех типов потенциальных отказов за счет применения специализированных аппаратно-программных средств, осуществляющих самопроверку всех операций по взаимодействию данных вычислительных устройств, включая операции обертывания и преобразования информации, кодирования и квитирования операций, генерации и контроля тестовых сообщений и сигналов, контроля обратных связей со схем управления, динамического преобразования разрядности пассивных шин и т.п.;

- комплексной отказоустойчивости, применяемых для самопроверки специфических узлов, таких, например, как энергонезависимых устройств отсчета реального времени, выполненных на принципиально различных аппаратных технологиях и программных алгоритмах;

- реактивной отказоустойчивости, применяемых для введения защитных состояний всех модулей при диагностировании потенциально опасных отказов.

- собственной отказоустойчивости, применяемых в оконечных узлах и устройствах самоблокировки на базе УСО, отвечающих за безопасность и удержание защитного состояния, вплоть до необратимого без участия человека обесточивания каналов управления или вычислительных каналов в целом.

- комбинирования вышеперечисленных методов при необходимости. Управляющий контроллер централизации УКЦ состоит, из одного контроллера централизации КЦ и имеет одноканальную структуру, либо управляющий контроллер централизации УКЦ состоит из двух идентичных контроллеров централизации КЦ и имеет структуру два из двух с перекрестным сравнением информации между КЦ после ее ввода, обработки и перед ее выводом, а также с аппаратным сравнением дискретных управляющих выходов при помощи безопасных устройств сопряжения с объектами УСО, либо управляющие контроллеры централизации УКЦ могут иметь резерв из точно таких же УКЦ, образуя одноканальную структуру с резервом, либо дублированную структуру с резервом, для обслуживания крупных станций могут 1, соединяться в логический каскад из пяти УКЦ, организуемых управляющей программой первого УКЦ, при этом контроллеры централизации КЦ одноканальной структуры могут быть сгруппированы парами для размещения в том же шкафу УКЦ.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема МПЦ-И:

- 1.1.1-1.1.n - автоматизированное рабочее место дежурного по станции или диспетчера (АРМ ДСП);

- 1.2.k - автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ (АРМ ШН);

- 2 - шкаф телекоммуникационный (ШТК);

- 3 - управляющий контроллер централизации (УКЦ);

- 3.1.1-3.1.m - контроллер централизации (КЦ);

- 3.2 - безопасные устройства сопряжения (УСО);

- 4 - интерфейсные релейные схемы;

- 5 - напольное оборудование;

- 6 - пульт резервного управления (Пульт-табло РУ);

- 7 - система гарантированного электропитания (СГП)

На фиг.2 представлена функциональная схема микропроцессорной централизации стрелок и сигналов. На фиг.3-5 представлены функциональные схемы различных вариантов использования системы.

В качестве объектов централизации в системе предусматривается использование типового напольного оборудования (аппаратура рельсовых цепей, счета осей, светофоры, электроприводы, маневровые колонки, пульты пунктов технического осмотра и т.д.), серийно выпускаемого заводами промышленности.

Для организации взаимодействия составных частей системы между собой и с внешними системами организуются физически разделенные локальные вычислительные сети (ЛВС), центральным звеном которых является шкаф телекоммуникационный ШТК.

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов обеспечивает реализацию всего комплекса задач электрической централизации стрелок и светофоров для организации эксплуатационной работы станции. Решение комплекса задач выполняется непрерывно и циклически в УКЦ и ШТК, непрерывно и спорадически (по мере воздействия операторов) в АРМ ДСП и АРМ ШН. Время реакции системы на любое внешнее (со стороны верхнего уровня) воздействие составляет 1-2 секунды. Время реакции системы на любое воздействие со стороны объектов контроля (нижнего уровня) составляет 0,1-0,2 секунды.

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов представляет собой комплекс программ и устройств, компонуемых (проектируемых) в единую систему при оснащении каждой конкретной станции и обеспечивающих установку, замыкание, размыкание маршрутов на станции и выполнение требуемых взаимозависимостей для обеспечения безопасного движения поездов.

Для нормального функционирования системы необходимы постовые устройства электропитания с управлением переключением фидеров и встроенным устройством бесперебойного питания (УБП) для защиты от сбоев и потери информации при воздействии помех со стороны электропитания, а также при переключении фидеров питания и аварийном отключении электроснабжения.

Управление напольными объектами производится через безопасные УСО, входящие в состав управляющего контроллера централизации УКЦ, при помощи интерфейсных реле. Непосредственное управление объектами и контроль их состояния осуществляется интерфейсными релейными схемами, либо другими элементами с аналогичными характеристиками.

Программно-аппаратная реализация микропроцессорной централизации стрелок и сигналов предусматривает возможность информационной увязки с другими системами железнодорожной автоматики и телемеханики - ЖАТ (диспетчерская централизация - ДЦ, диспетчерский контроль - ДК, автоматизированные системы управления технологическим процессом - АСУ ТП, автоматизированные системы управления организацией перевозок - АСУ ОП). При этом информация для других систем концентрируется верхним уровнем микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, а связь осуществляется через ШТК при помощи коммуникационных модулей, в соответствии с общими нормами и рекомендациями соответствующих организаций в рамках технических решений по увязке с данными системами.

Для передачи информации используются интегрированные в ШТК современные цифровые средства передачи информации с интерфейсами RS-232C, RS-422, RS-485, Ethernet 10Base-T/100Base-TX (IEEE 802.3), имеющие возможность работы с физическими кабельными и воздушными цепями, а также с цифровыми каналами волоконно-оптических линий. Скорость передачи информации определяется способом организации и видом канала связи.

Для создания объединенных постов, удаленных рабочих мест, диспетчерских участков и т.п. используется локальная вычислительная сеть ЛВС, организуемая средствами ШТК и, при необходимости, каналообразующей аппаратурой. ЛВС обеспечивает гарантированную доставку передаваемой информации в нужное место и за заданное время. В локальных вычислительных сетях ЛВС используется помехозащищенное кодирование и специальные процедуры для защиты информации при передаче. Для ограничения доступа к системе в ШТК применяются шлюзы и разделение ЛВС по назначению.

Архитектура аппаратного обеспечения

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, как комплекс аппаратно-программных средств (см. фиг.3-базовый вариант системы), построена по многоуровневой схеме:

Верхний уровень

К нему относятся:

- автоматизированные рабочие места дежурного по станции АРМ ДСП;

- автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ АРМ ШН;

- шкаф телекоммуникационный ШТК, концентрирующий в себе:

- резервируемые серверы управления работой ПО верхнего уровня, а также протоколирования и резервирования данных;

- средства резервируемой локальной вычислительной сети передачи информации между составными частями системы;

- средства организации и резервирования передачи информации между системой и другими уровнями автоматизированной системы диспетчерского управления движением поездов и мониторинга исправности технических средств (СДУМ);

- средства обмена информацией между аппаратурой системы и верхними уровнями управления (информационные шлюзы и фильтры), ограничивающие несанкционируемый доступ в систему.

- сетевые печатающие устройства;

- кабельные и оптические сети ЛВС.

Средний уровень (уровень реализации логических зависимостей)

К нему относится управляющий контроллер централизации УКЦ с общесистемным и технологическим прикладным программным обеспечением для данной станции, реализующий функции центральных зависимостей и блокировок ЭЦ в соответствии с требованиями к аппаратуре автоматики и телемеханики на ж.д. транспорте.

В состав УКЦ входят:

- два контроллера централизации (КЦ), образующих два вычислительных канала, с установленными в них функциональными модулями:

- модуль центрального процессора МЦП;

- модули ввода цифровые МФ-01;

- модули вывода релейные МФ-02;

- модули вывода цифровые МФ-03;

- модули ввода аналоговые (комбинированные) МФ-14;

- модуль последовательного интерфейса МПИ;

- блок питания стабилизированный БПС;

- модули подключения соответствующих типов (МП МЦП, МП-3, МП МПИ, МП БПС)

- блоки устройств сопряжения БУСО с установленными в них модулями устройств сопряжения с объектами УСО-БР-03;

- шкаф управления (ШУ КЦ) с коммуникационным и электротехническим оборудованием (клеммные колодки, автоматы и прочее), а также конструктивом для крепления, защиты и заземления вышеперечисленных устройств.

Конструкция системы выполнена в соответствии со стандартом «Евромеханнка» (МЭК 60297-3-101). Данный стандарт является наиболее широко распространенным для систем промышленной автоматизации. При конструировании систем в соответствии с данным стандартом максимальное число модулей (слотов), устанавливаемых в один крейт (каркас контроллера централизации КЦ), равно 21. Соответственно, с учетом постоянно устанавливаемых в контроллер служебных модулей, максимальное число модулей ввода/вывода общего назначения, устанавливаемых на одну магистраль, не превышает 17.

Система обеспечивает контроль и управление большим числом объектов по сравнению с прототипом. Так один управляющий контроллер централизации, выполненный по двухканальной схеме, обеспечивает емкость подключений до 544 каналов ввода/вывода, что соответствует емкости каналов ввода/вывода, требуемой для управления станцией примерно до 30-35 централизованных стрелок. Один управляющий контроллер централизации, выполненный по одноканальной схеме или по одноканальной схеме со 100% резервом, обеспечивает емкость подключений каналов ввода/вывода, требуемую для управления станцией примерно в два раза большей.

Нижний уровень:

К нему относятся:

- пульт прямопроводного управления, устанавливаемый при необходимости, для реализации режима "Резервное управление" при отказах АРМ ДСП или управляющего контроллера централизации;

- интерфейсные релейные схемы и прочая постовая аппаратура автоматики и телемеханики;

- вводно-коммуникационное оборудование для подключения аппаратуры к линиям связи, кабелям СЦБ и источникам питания;

- система гарантированного электропитания.

Архитектура программного обеспечения

В программном обеспечении микропроцессорной централизации стрелок и сигналов можно выделить два уровня.

Вычислительный комплекс ВК (верхний уровень)

Представляет собой набор программных комплексов и компонент, используемый для организации интерфейсов человек-машина, машина-машина и построения распределенных систем управления и контроля любой сложности.

Для нормальной работы всех составляющих системы аппаратно-программными средствами шкафа телекоммуникационного ШТК организуется многоуровневая резервируемая локальная вычислительная сеть системы. Различные уровни ЛВС выполняют физическое разделение различных в функциональном отношении групп устройств друг от друга (УКЦ от АРМ и внешних систем, и наоборот). Взаимодействие всех видов групп между собой осуществляется лишь по средствам шлюзов и специализированных компонент вычислительного комплекса, регламентированных проектом и со строго оговоренными протоколами.

Все операции, выполняемые пользователями автоматизированных рабочих мест, либо внешних систем, проходят предварительную проверку в подсистеме идентификации и аутентификации пользователей ВК на предмет легальности прав на управление и контроль данного пользователя данным объектом.

Все команды, задаваемые пользователями автоматизированных рабочих мест, либо внешними системами, поступают через ШТК в управляющую программу, которая принимает решение о возможности их выполнения. В обратную сторону, на верхний уровень, циклически поступает информация о состоянии напольных объектов и маршрутах (индикация), которая концентрируется в ШТК и рассылается при изменении всем клиентам.

Кроме того, ВК дополнительно обеспечивает регистрацию и архивирование информации о событиях, связанных с движением поездов и маневровой работой, протоколирование действий дежурного по станции.

Управляющая программа (средний уровень)

Управляющая программа предназначена для обеспечения реализации всего комплекса задач электрической централизации стрелок и светофоров для организации эксплуатационной работы станции:

- установка элементарных, составных и вариантных маршрутов для поездных и маневровых передвижений;

- автоматическое размыкание секций маршрутов с логическим контролем проследования поезда по маршруту с защитой от кратковременной потери шунтовой способности рельсовых цепей;

- отмену неиспользованных маршрутов с выбором выдержки времени в зависимости от рода маршрута и состояния участка приближения;

- искусственное размыкание секций маршрутов;

- выбор сигнального показания светофора, ограждающего маршрут в зависимости от установленного маршрута и показания впередистоящего светофора;

- управление показаниями светофоров;

- выключение разрешающего показания светофоров без отмены маршрутов;

- установку маршрутов без открытия светофоров;

- установку маршрутов без открытия светофоров со снятием части условий безопасности (с маскированием ложной занятости рельсовой цепи);

- кодирование маршрутов и приемо-отправочных путей на станции;

- размыкание неиспользованной части маневровых маршрутов при угловых заездах;

- подачу извещения на переезды, находящиеся в пределах станции и на участках приближения к станции;

- реализацию индивидуальной выдержки времени на открытие каждого светофора, ограждающего переезд;

- индивидуальный перевод стрелок;

- индивидуальное замыкание стрелок;

- индивидуальный перевод стрелок во вспомогательном режиме;

- автоматический возврат остряков стрелок в охранное положение;

- автоматический перевод стрелок в охранное положение при установке охраняемого маршрута;

- автоматическое отключение стрелочных электродвигателей при длительной работе на фрикцию;

- однократные либо двукратные попытки перевода ходовых стрелок при установке маршрута;

- выключение стрелок и изолированных участков из централизации с сохранением пользования сигналами;

- ограждение приемо-отправочных путей;

- передачу отдельных стрелок станции на местное управление;

- управление системами оповещения;

- управление устройствами очистки стрелок.

Управляющая программа выполняется с непрерывной проверкой правильности функционирования всех аппаратно-программных средств задействованных в данных процессах.

Резервированный УКЦ

Резервированный УКЦ (см. фиг.4) применяется для повышения надежности (коэффициента эксплуатационной готовности) функционирования микропроцессорной централизации стрелок и сигналов.

При использовании резервированного УКЦ пульт резервного управления не предусматривается.

Для построения резервированного УКЦ применен структурный вид резервирования, при котором в структуру системы введен дополнительный элемент - резервный комплект УКЦ. Применен способ структурного резервирования - однократное общее резервирование со 100% замещением управляющего вычислительного комплекса. Резервный комплект УКЦ нормально находится в готовом, но ненагруженном резерве, при этом параллельная выработка управляющих решений не производится.

Таким образом, резервированный УКЦ состоит из двух элементов: основного комплекта УКЦ и резервного комплекта УКЦ. Деление на основной и резервный комплекты УКЦ в системе является условным.

Основной и резервный комплекты УКЦ представляют собой полностью аналогичные УКЦ, выполненные по одинаковой конструкторской и проектной документации, и имеющие одинаковые версии системного и адаптационного программного обеспечения.

По отношению к объектам управления, а также к формированию индикации и восприятию команд вычислительного комплекса каждый из комплектов УКЦ может быть в одном из трех режимов взаимодействия: активный, пассивный, либо выключен.

Основным УКЦ в системе является комплект, функционирующий в данный момент времтзни в активном режиме, резервным УКЦ является комплект, функционирующий в данный момент времени в пассивном режиме.

Перевод каждого комплекта УКЦ из пассивного режима в активный и обратно производится управляющей программой с помощью аппаратной (релейной) схемы переключения комплектов УКЦ. Схема (фиксирует свое положение, исключает произвольную деактивацию комплектов или переключение между комплектами при любых одиночных неисправностях внутри данной схемы. Активный или пассивный режим взаимодействия комплекта УКЦ определяется положением приборов схемы переключения комплектов.

Управляет переключением между комплектами УКЦ дежурный по станции (ДСП). Необходимость переключения на резервный комплект УКЦ определяется по индикации состояния основного УКЦ на мониторах АРМ ДСП.

Каскадированный УКЦ

Каскадированный УКЦ (см. фиг.5) применяется для оборудования микропроцессорной централизацией стрелок и сигналов крупных станций, когда емкости подсистемы ввода/вывода базового УКЦ недостаточно и зональный принцип деления станции не подходит по технологии ее работы.

При использовании каскадированного УКЦ, система может функционировать в штатных режимах работы, предусмотренных применяемыми техническими решениями для базового или резервированного УКЦ. Для базового УКЦ - это «Основное управление», либо «Резервное управление» (при наличии согласно проекту пульта резервного управления); для резервированного УКЦ -только «Основное управление».

Для построения каскадированного УКЦ применен способ расширения подсистемы ввода/вывода за счет аналогичных управляющих вычислительных комплексов, при котором логическая структура «среднего» уровня системы разделяется на элементы - центральный УКЦ и каскадируемые УКЦ.

Центральный и каскадируемые УКЦ представляют собой аналогичные УКЦ, выполненные по одинаковой конструкторской документации, и имеющие одинаковые версии системного и адаптационного программного обеспечения. Отличаются УКЦ внешними подключениями и собственными частями адаптационного программного обеспечения станции в соответствии с проектными данными.

Технологическая логика станции сосредотачивается только в центральном УКЦ, каскадируемые УКЦ не выполняют технологические операции, по функционируют под управлением идентичных аппаратно-программных систем безопасности УКЦ. Каскадируемые УКЦ циклически пересылают всю технологическую информацию от собственных подсистем ввода/вывода, а также информацию об исправности аппаратно-программных средств в центральный УКЦ, где на основе полной информации производится выработка управляющих решений. Решения центрального УКЦ совместно с признаками текущих режимов работы также циклически пересылаются обратно для преобразования решений подсистемами вывода соответствующих УКЦ в физические воздействия на интерфейсные реле. Пересылка информации осуществляется адресно, каждый рабочий цикл управляющей программы при помощи специализированных встроенных последовательных интерфейсов МПИ.

В случае применения резервированного варианта УКЦ применяется два идентичных каскада из УКЦ. Внутри каждого из каскадов контроллеры взаимодействуют как описано ранее, а между каскадами - контроллеры не производят никаких взаимодействий (то есть автономны), кроме взаимодействий, необходимых для определения режимов активизации между центральными УКЦ согласно соответствующим техническим решениям по резервированию.

В микропроцессорной централизации стрелок и сигналов для крупных станций, в логические каскады объединяются контроллеры отдельно с нечетными (КЦ1, КЦ3, ) и четными (КЦ2, КЦ4, ) номерами всех УКЦ. Объединение контроллеров централизации производится при помощи последовательных интерфейсов МПИ, подключаемых к параллельным шинам из экранированных кабелей парной скрутки, либо оптоволоконных кабелей (в зависимости от применяемых версий МПИ).

Максимальное количество каскадируемых УКЦ определяется допустимым временем обновления информации в пределах рабочего цикла управляющей программы, разрешенным временем для обмена информацией, объемом передаваемой информации и временем взаимодействия с каждым из каскадируемых контроллеров. Максимальное количество каскадируемых УКЦ согласно расчетам и испытаниям может составлять не более четырех УКЦ (не считая центрального).

Таким образом, максимальная емкость подсистемы ввода/вывода каскадированного УКЦ может составить не более 2720 каналов дискретного ввода/вывода, что в среднестатистических показателях проектирования системы охватывает станцию конфигурацией примерно в 150 централизованных стрелок.

Это означает, что каскадированная система микропроцессорной централизации стрелок и сигналов обеспечивает контроль и управление многократно большим числом объектов по сравнению с прототипом и достигает тем самым заданные технические показатели.

УКЦ для промышленных предприятий

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов для промышленной станции (см. фиг.6) может содержать переменное число контроллеров централизации КЦ (но не менее одного), которое определяется проектом в зависимости от требуемого числа каналов ввода/вывода и требований резервирования контроллеров. Котроллеры централизации, устанавливаемые с целью увеличения емкости каналов ввода/вывода, логически объединяются в каскады согласно соответствующим техническим требованиям (принципам) базовой системы, но группируются по два в каждый УКЦ. Котроллеры централизации, устанавливаемые с целью резервирования, логически объединяются в пары.

Первый УКЦ для каждой станции комплектуется Сервером МПЦ-И и комплектом сетевого оборудования для организации ЛВС.

АРМ ДСП устанавливается с количеством мониторов, определенным проектом в следующих возможных вариантах:

- резервированный вариант «со столом» (по умолчанию);

- не резервированный вариант «со столом» (по особому требованию);

- не поставляется (для зон с удаленным управлением и отсутствием необходимости во временном локальном управлении).

АРМ ШН устанавливается с количеством мониторов, определенным проектом в следующих возможных вариантах:

- бытовой вариант «без стола» (по умолчанию);

- портативный вариант (по особому требованию);

- промышленный вариант «со столом» (по особому требованию);

- не поставляется (для зон с удаленным управлением и отсутствием необходимости в локальном обслуживании).

Таким образом, полезная модель - микропроцессорная централизация стрелок и сигналов интегрированная МПЦ-И - позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности при создании любых требуемых систем контроля и регулирования движения поездов при оптимальном соотношении показателей надежности и стоимости для контроля и управления объектами ЭЦ и АБ для применения на всех видах станций (от малых до крупных, с любым видом тяги) с прилегающими перегонами для всех категорий заказчиков, занимающихся железнодорожными перевозками (как для промышленных предприятий, так и для магистрального железнодорожного транспорта).

1. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, представляющая трехуровневую иерархическую систему с переменным составом функциональных блоков для решения задач железнодорожной автоматики и телемеханики, где верхний уровень включает, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место дежурного по станции и/или диспетчера, при необходимости автоматизированные рабочие места электромеханика, шкаф телекоммуникационный ШТК, средний уровень включает, по меньшей мере, один управляющий контроллер централизации УКЦ, включающий, по меньшей мере, один контроллер централизации КЦ, безопасные устройства сопряжения УСО, нижний уровень, включает при необходимости пульт-табло резервного управления, интерфейсные релейные схемы, напольное оборудование, систему электропитания, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения гибкости и эффективности системы, контроллер централизации КЦ выполнен с повышенной глубиной тестирования и самопроверки аппаратно-программных средств, имеет устройства самоблокировки при обнаружении опасных ситуаций и обеспечивает решение функциональных задач в режиме реального времени с минимальным циклом работы при любых конфигурациях системы, что позволяет обеспечивать выполнение системой основных функций в реальном масштабе времени с уровнем безопасности, в одноканальном режиме работы допустимым для использования в железнодорожных системах транспорта не общего назначения, а управляющий контроллер централизации УКЦ позволяет обеспечивать требуемый уровень безопасности посредством реконфигурирования структуры одноканальной, двуканальной и двуканальной с резервным комплектом для использования на всех видах станций с прилегающими перегонами.

2. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, отличающаяся тем, что управляющий контроллер централизации УКЦ состоит из одного контроллера централизации КЦ и имеет одноканальную структуру.

3. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, отличающаяся тем, что управляющий контроллер централизации УКЦ состоит из двух идентичных контроллеров централизации КЦ и имеет структуру два из двух с перекрестным сравнением информации между КЦ после ее ввода, обработки и перед ее выводом, а также с аппаратным сравнением дискретных управляющих выходов при помощи безопасных устройств сопряжения с объектами УСО.

4. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, отличающаяся тем, что управляющие контроллеры централизации УКЦ могут иметь резерв из точно таких же УКЦ, образуя одноканальную структуру с резервом либо дублированную структуру с резервом.

5. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов по п.1, отличающаяся тем, что управляющие контроллеры централизации УКЦ для обслуживания крупных станций могут соединяться в логический каскад из пяти УКЦ, организуемых управляющей программой первого УКЦ.



 

Похожие патенты:

Кабель // 129697

Полезная модель относится к области приемопередающих антенных устройств и может быть использована для мобильных модемов, адаптеров и других устройств связи беспроводных сетей, например, WiFi и Wimax

Устройство содержит последовательно соединенные приемную оптическую систему, фотоприемное устройство, усилитель и блок регистрации, а также излучатель с передающей оптической системой и блок стробирования.

Изобретение относится к канатному производству, а именно к конструкциям стальных канатов, работающим в составе систем для которых необходимо записывать, хранить, передавать и считывать информации с неподвижного или движущегося стального каната
Наверх