Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом (ксау сп)

Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом относится к железнодорожному транспорту, к системам автоматики и телемеханики, обеспечивающим автоматизацию технологического процесса расформирования-формирования железнодорожных составов на сортировочных горках. В состав системы входит взаимоувязанный с путевыми устройствами и исполнительным оборудованием комплекс программно-аппаратных средств, объединенных в нескольких промышленных компьютерах, метеостанция, интерактивный микропроцессорный пульт, сервер баз данных, модуль управления компрессорной станцией, модуль поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала сортировочной горки. Система решает задачу повышения безопасности роспуска и повышения надежности работы сортировочной горки за счет выявления предотказных состояний напольного оборудования и уменьшения боя вагонов, а также позволяет экономить энергоносители за счет оптимизации работы компрессорной станции. Отличительной особенностью системы является возможность применения системы на сортировочных горках любой перерабатывающей способности, с любым путевым развитием и в любой климатической зоне.

Полезная модель относится к устройствам автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, а именно к системам, предназначенным для автоматизации технологического процесса на сортировочной горке.

Известна автоматизированная система для расформирования-формирования составов на сортировочной горке Комплекс горочный микропроцессорный (КГМ), представляющая собой связанные между собой напольное оборудование и управляющий вычислительный комплекс (У ВК) сортировочной горки. Эта система обеспечивает взаимодействие дежурного по горке с автоматизированного рабочего места (АРМ) с УВК и автоматизированной системой управления сортировочной станцией (АСУ СС), выдает эксплуатационному персоналу информацию о ходе роспуска, исключает перевод стрелок под длиннобазными вагонами и защищает отцепы от ударов в бок при отсутствии габарита, то есть при перекрытии предельных поперечных очертаний подвижного состава, движущегося по смежным путям (В.В.Сапожников, Станционные системы автоматики и телемеханики, Москва: Транспорт, 2000, с.393-397).

Недостатком этой системы является то, что контроль исполнения маршрутов отцепов осуществляется только в режиме роспуска и не дает полной информации, необходимой для контроля накопления вагонов в сортировочном парке. Функция защиты от удара в бок не учитывает реальные и прогнозные скорости движения отцепов, которые необходимо развести на стрелке, что не позволяет получить максимальную скорость роспуска при обеспечении исполнения маршрутов и исключения опасных соударений.

Близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система Комплекс горочный микропроцессорный на базе промышленных компьютеров (КГМ ПК). Эта система также представляет собой взаимосвязанные между собой путевые устройства и программно-аппаратный комплекс, обеспечивающие расчет переменной скорости роспуска, контроль расцепа отцепов, управление маршрутами их движения и контроль хода роспуска, регулирование скоростей скатывания отцепов по тормозным позициям, контроль заполнения путей, учет накопления вагонов в зоне парка формирования, оперативное управление и отображение хода роспуска, а также обмен информацией с АСУ СС (В.Н.Иванченко, С.М.Ковалев, А.Н.Шабельников. Новые информационные технологии: информационно-управляющая система автоматизации процесса расформирования-формирования поездов, Ростов-на-Дону: РГУПС, 2002, с.188-193).

Недостатком этой системы является то, что указанная система не обеспечивает должный уровень надежности и безопасности работы из-за отсутствия возможности выявления предотказных состояний напольных устройств и некорректного расчета скоростей выхода отцепов из тормозных позиций, поскольку расчет осуществляется только по весу, длине отцепов и их скорости, без учета влияния текущих метеоусловий, изменяющих ходовые свойства вагонов. Так, например, скорость и направление ветра могут тормозить или разгонять отцеп, температура воздуха может менять вязкость смазки колес, что также влияет на скорость движения отцепа; осадки в виде дождя или снега и их интенсивность, в свою очередь, также влияют на движение отцепов: интенсивный снег создает сопротивление движению, а интенсивный дождь - увеличивает скольжение.

Задачей предлагаемой Комплексной системы автоматизации управления сортировочным процессом является создание универсальной системы автоматизации сортировочного процесса с высокими показателями надежности и безопасности работы, а также повышающей перерабатывающую способность сортировочной горки.

Сущность полезной модели заключается в том, что система, содержащая взаимоувязанный с путевыми устройствами и исполнительным оборудованием комплекс программно-аппаратных средств, объединенных в нескольких промышленных компьютерах, дополнительно включает метеостанцию, предназначенную для определения состояния внешней среды, влияющего на ходовые свойства скатывающихся вагонов и учитываемого при расчете скоростей выхода отцепов из тормозных позиций; сервер баз данных, содержащий конфигурационные данные конкретной сортировочной горки и предназначенный для протоколирования работы напольного оборудования и действий оперативного персонала и работы системы; модуль поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала, связанный с автоматизированным рабочим местом старшего электромеханика сортировочной горки и с неограниченным количеством АРМов, подключаемых по принципу «тонкий клиент», и модуль управления компрессорной станцией, предназначенный для оптимизации работы компрессорных установок, подающих сжатый воздух в пневмосистему замедлителей, а также дополнительно содержит, по меньшей мере, один интерактивный микропроцессорный пульт, предназначенный для отображения информации о состоянии напольного оборудования и управления средствами централизации и механизации сортировочной горки с поста управления. Система также содержит контроллер микропроцессорного пульта сортировочной горки для обработки сигналов от напольного оборудования и выдачи управляющих команд с микропроцессорного пульта на исполнительные напольные устройства, исключая одновременную выдачу команд управления человеком и автоматизированной системой и контроллер сбора информации, который в режиме реального времени считывает информацию с напольных и постовых устройств, позволяющую определять работоспособность и ресурсы работы устройств для последующего анализа ее в модуле поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала и отображения на АРМ электромеханика сортировочной горки.

Техническим результатом является повышение надежности работы системы за счет выявления предотказных состояний напольного оборудования, повышение безопасности соударений и уменьшение боя вагонов за счет использования метеостанции при расчете скоростей выхода отцепов из тормозных позиций, энергосбережение на сортировочной станции за счет экономичного использования сжатого воздуха компрессорной станции и увеличения ресурса работы компрессорных установок.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы. Модуль связи с АСУ СС 1 связан с модулем формирования маршрутных заданий 3 и модулем контроля исполнения маршрутов и маневровых передвижений 7, которые связаны с АРМ дежурного по горке 2. Модуль 3 связан с датчиками счета осей и радиолокационным датчиком свободности на измерительном участке в составе напольного оборудования 20. Выход модуля 3 связан со входом модуля формирователя отцепов 4, который связан с датчиками счета осей и радиолокационным датчиком свободности на измерительном участке в составе напольного оборудования 20, а выход модуля 4 связан со входом модуля трансляции маршрутных заданий 5, который связан с датчиками счета осей, рельсовыми цепями и с реле положения стрелок, расположенными на спускной части сортировочной горки в составе напольного оборудования 20. Выходы модуля 5 связаны со входом модуля управления стрелками и реализации автовозврата стрелок 6, со входом модуля 7 и входом модуля расчета скорости выхода из тормозных позиций 8. Модуль 6 связан с блоками управления и реле контроля стрелок в составе напольного оборудования 20. Модуль 8 связан с модулем обработки сигналов от аппаратуры контроля заполнения путей 9 в составе напольного оборудования 20, с метеостанцией 10. Выход модуля 8 связан со входом модуля реализации расчетной скорости, связанного с датчиками счета осей, расположенных в зоне замедлителей, радиолокационными измерителями скорости и аппаратурой контроля и управления замедлителями в составе напольного оборудования 20. Выход модуля 11 связан со входом модуля управления компрессорной станцией 12. Все исполнительные и контрольные устройства в составе напольного оборудования 20, подключены к модулю контроллера микропроцессорного пульта 13, который связан с микропроцессорным пультом контроля и управления сортировочной горки 14, расположенном на посту управления. Информационные выходы всех модулей через сеть Ethernet связаны с сервером баз данных 15, вход которого связан с выходом модуля контроллера сбора информации 16, на вход которого подаются сигналы с исполнительных горочных устройств в составе напольного оборудования 20. Выход сервера баз данных 15 связан со входом модуля поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала 18. Выходы модулей 15 и 18 связаны со входами автоматизированного рабочего места электромеханика сортировочной горки 17. Модуль 18 связан с модулем связи с системами технического мониторинга и диагностики 19.

Система работает следующим образом.

При получении сортировочного листка из АСУ СС, модуль связи с АСУ СС 1 на его основе формирует программу роспуска в автоматическом режиме или программа роспуска вводится дежурным по горке с клавиатуры АРМ ДСПГ 2 (маршрутный режим) и сохраняется в оперативной памяти модуля формирования маршрутных заданий 3. По готовности программы роспуска дежурный по горке разрешает надвиг состава на горб сортировочной горки. При роспуске состава вагоны после прохода вершины горки поступают на измерительный участок, состоящий из четырех реверсивных датчиков счета осей, радиотехнического датчика свободности и весомера, по сигналам которого модуль 4 формирует описатель отцепа, содержащий информацию о количестве вагонов, количестве осей и межосных расстояниях в тележках вагонов отцепа, о маршрутном задании отцепу в соответствии с программой роспуска, полученном из модуля 3, поосном весе вагонов и особых признаков груза, и передает ее в модуль 5, который обеспечивает трансляцию маршрутных заданий на соответствующие стрелки и замедлители. Модуль управления стрелками 6 осуществляет перевод стрелок по маршруту движения отцепов по спускной части горки. Информация из модуля формирования описателей отцепов 4 о маршрутном задании и количестве осей модулем 5 передается в зону оперативной памяти модуля 6, содержащую список очередных отцепов для ближайшей по ходу движения отцепа стрелки. Если стрелка свободна, модуль 6 выдает управляющий сигнал на перевод стрелки. При необходимости перевода стрелки для очередного отцепа в противоположное положение команда на перевод выдается блоком 6 при условии совпадения всех условий освобождения стрелки. Освобождение стрелки фиксируется блоком 5 с учетом выполнения следующих условий: проследование всех осей отцепа по стрелочному датчику, освобождение рельсовой цепи стрелки, истечение временного интервала задержки до освобождения габарита, отсутствие осей очередного отцепа на стрелочном датчике.

После перевода стрелки в необходимое положение, информация о маршрутном задании и количестве осей отцепа поступает в конец списка очередных отцепов для следующей по ходу движения отцепа стрелки - и так вплоть до последней стрелки в маршруте движения отцепа. При освобождении стрелки очередь отцепов сдвигается так, что второй отцеп в очереди становится первым, третий вторым и так далее. Если в течение 1,2 сек. после выдачи команды на перевод стрелка не устанавливается в необходимое положение, модуль 6 реализует автовозврат стрелки при свободности стрелочного участка. При этом на АРМ ДСПГ 2 выдается оповещение об автовозврате данной стрелки.

После прохождения отцепом последней стрелки, информация из блока 5 поступает в блок контроля исполнения маршрутов 7, в памяти которого формируется исполненная программа роспуска состава, которая передается в модуль связи с АСУ СС 1 и отображается на экране дисплея АРМ ДСПГ 2.

При выполнении маневровых перестановок модуль контроля исполнения маршрутов 7 на основании данных о количестве и направлении движения осей по стрелочным датчикам, с учетом данных о накоплении вагонов на путях сортировочного парка, полученных из АСУ СС модулем 1, определяет состав маневровых групп, переставляемых в пределах горочной горловины сортировочного парка, отслеживает их с помощью блока 5 и автоматически формирует сообщения для АСУ СС о маневровых перестановках и передает их в модуль связи с АСУ СС 1.

Модуль расчета скорости отцепов из тормозных позиций 8 получает информацию о передвижении отцепов по спускной части сортировочной горки из модуля 5, сигналы от датчиков счета осей, радиолокационных измерителей скорости движения отцепов в зоне замедлителей, от модуля обработки сигналов аппаратуры контроля заполнения путей 9 о текущем размещении отцепов на путях сортировочного парка. Используя полученную информацию и сформированные модулем 4 описатели отцепа, данные от метеостанции 10, модуль 8 формирует расчетные скорости выхода отцепов из тормозных позиций, обеспечивающие необходимые интервалы времени для перевода стрелок и безопасное соединение с вагонами, находящимися на путях, с учетом погодных условий, которые передаются в модуль реализации расчетной скорости 11.

Модуль 11 реализации расчетной скорости на основании рассчитанной скорости выхода из тормозной позиции, полученной от модуля 8, показаний радиолокационных измерителей скорости, сигналов о проходе осей по датчикам, установленным на входе и выходе из замедлителя, формирует управляющие сигналы аппаратуре управления замедлителями, обеспечивая на выходе из тормозных позиций скорости отцепов, соответствующие расчетным.

Информация о режиме торможения и состоянии технологического процесса на сортировочной горке из модуля 11 передается в модуль управления компрессорной станцией 12, в котором определяется оптимальный режим работы компрессорных установок, подающих сжатый воздух в пневмосистему замедлителей, и выдаются соответствующие управляющие команды аппаратуре управления компрессорными установками.

Работа всех напольных устройств сортировочной горки в режиме реального времени фиксируется в оперативной памяти контроллера микропроцессорного пульта 13 и отображается на интерактивном сенсорном пульте сортировочной горки 14, расположенном на посту дежурного по горке. Оперативно-диспетчерский персонал имеет возможность управлять исполнительными устройствами сортировочной горки с помощью микропроцессорного пульта 14, при этом исключается одновременная подача команд управления с модуля управления стрелками 6 и команд управления от оператора.

Результаты работы всех программно-аппаратных модулей КСАУ СП фиксируется в памяти сервера баз данных системы 15. На сервере накапливается протокольная информация о работе напольных устройств, собранная и обработанная контроллером сбора информации 16, формируется протокол всех ручных вмешательств, зафиксированных модулем микропроцессорного пульта 14, и полученных от контроллера микропроцессорного пульта 13. Обработанная информация из модуля 15 передается на АРМ электромеханика сортировочной горки 17, где используется для целей диагностики. Информация о работе системы и персонала передается из модуля 15 в модуль поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала 18. Модуль 18 обрабатывает полученную информацию, фиксирует предотказные состояния напольных горочных устройств и выдает полученные результаты в АРМ электромеханика сортировочной горки 17. Модуль 18 передает результаты работы системы и анализа состояния устройств в модуль связи с системами технического мониторинга и диагностики верхнего уровня 19.

1 - модуль связи с автоматизированной системой управления сортировочной станцией (АСУ СС)

2 - автоматизированное рабочее место дежурного по горке (АРМ ДСПГ)

3 - модуль формирования маршрутных заданий

4 - модуль формирования описателей отцепов

5 - модуль трансляции маршрутных заданий

6 - модуль управления стрелками и реализации автовозврата стрелок

7 - модуль контроля исполнения маршрутов и маневровых передвижений

8 - модуль расчета скорости выхода из тормозных позиций

9 - модуль обработки сигналов от аппаратуры контроля заполнения путей (КЗП)

10 - метеостанция

11 - модуль реализации расчетной скорости

12 - модуль управления компрессорной станцией

13 - контроллер микропроцессорного пульта

14 - микропроцессорный пульт контроля и управления сортировочной горки

15 - сервер баз данных

16 - контроллер сбора информации

17 - автоматизированное рабочее место электромеханика сортировочной горки (АРМ ШНСГ)

18 - модуль поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала (СППР)

19 - модуль связи с системами технического мониторинга и диагностики верхнего уровня

20 - напольное оборудование сортировочной горки

1. Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом на железнодорожном транспорте, содержащая взаимоувязанный с путевыми устройствами и исполнительным оборудованием комплекс программно-аппаратных средств, объединенных в нескольких промышленных компьютерах и предназначенных для расчета переменной скорости роспуска, контроля расцепа отцепов, управления маршрутами движения отцепов, контроля хода роспуска с контролем заполнения путей подгорочного парка, регулирования скоростей скатывания отцепов, учета накопления вагонов, оперативного управления и отображения хода роспуска и обмена информацией с автоматизированной системой управления сортировочной станцией, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один интерактивный микропроцессорный пульт, предназначенный для отображения информации о состоянии напольного оборудования и управления средствами централизации и механизации сортировочной горки с поста управления, сервер баз данных, содержащий конфигурационные данные конкретной сортировочной горки и предназначенный для протоколирования работы напольного оборудования и действий оперативного персонала и работы системы, метеостанцию, предназначенную для определения состояния внешней среды, влияющего на ходовые свойства скатывающихся вагонов и учитываемого при расчете скоростей выхода отцепов из тормозных позиций, модуль поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала, связанный с автоматизированным рабочим местом электромеханика сортировочной горки и с неограниченным количеством автоматизированных рабочих мест, подключаемых по принципу «тонкий клиент», и модуль управления компрессорной станцией, предназначенный для оптимизации работы компрессорных установок, подающих сжатый воздух в пневмосистему замедлителей.

2. Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом по п.1, отличающаяся тем, что содержит контроллер микропроцессорного пульта сортировочной горки для обработки сигналов от напольного оборудования и выдачи управляющих команд с микропроцессорного пульта на исполнительные напольные устройства, исключая одновременную выдачу команд управления человеком и автоматизированной системой.

3. Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом по п.1, отличающаяся тем, что содержит контроллер сбора информации, который в режиме реального времени считывает информацию с напольных и постовых устройств, позволяющую определять работоспособность и ресурсы работы устройств для последующего анализа ее в модуле поддержки принятия решений для эксплуатационного и обслуживающего персонала и отображения на автоматизированном рабочем месте старшего электромеханика сортировочной горки.

4. Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом по п.1, отличающаяся тем, что при большой удаленности поста управления от управляющего вычислительного комплекса (более 100 м) связь микропроцессорного пульта с управляющим вычислительным комплексом осуществляется по стандартному последовательному интерфейсу RS485.