Разработка современной микропроцессорной системы телеуправления на базе системы диспетчерской централизации «Диалог»

[Введите текст]

На железнодорожном транспорте для управления движением поездов на станциях и перегонах широкое распространение получили системы диспетчерской централизации.

Диспетчерская централизация — это система железнодорожной автоматики и телемеханики, которая в комплексе с автоблокировкой на перегонах, электрической централизацией стрелок и сигналов на станциях позволяет поездному диспетчеру вести управление движением поездов на диспетчерском участке (протяженность которого составляет до 200−300 км) из одного центрального поста.

В настоящее время системами диспетчерской централизации оборудовано в России примерно 70% эксплуатационной длины железных дорог. Однако большая часть применяемых типовых систем (таких как ЧДЦ, «Нева», «Луч») построены на устаревшей элементной базе и как морально, так и физически и не могут отвечать всем современным требованиям, предъявляемым к системам диспетчерской централизации. Поэтому в стране ведутся интенсивные разработки и внедрение современных микропроцессорных систем ДЦ, обладающих практически неограниченным набором функций и надежно защищенными каналами связи при высокой скорости передачи информации.

На основе микропроцессорных систем диспетчерской централизации разрабатываются и внедряются микропроцессорные системы телеуправления малыми станциями, которые в комплексе с электрической централизацией стрелок и сигналов на станциях позволяет дежурному по станции вести управление движением поездов на станциях с одной распорядительной станции.

В этих системах на распорядительной станции установлена аппаратура, преобразующие управляющие приказы в коды, посылаемые по общей линейной цепи. На выбранном линейном пункте эти коды воспринимаются избирательными устройствами, расшифровываются и через местные цепи оказывают воздействие на управляемые объекты. После выполнения управляющего приказа избирательные устройства линейного пункта посылают в линейную цепь код, извещая распорядительную станцию о происшедшем изменении в состоянии объектов контроля.

Основной целью применения микропроцессорных систем телеуправления малыми станциями является уменьшение капитальных затрат на реконструкцию устройств релейной централизации и эксплуатационных расходов при ее использовании за счет сокращения объема требуемых помещений, расхода кабеля, повышения надежности и безотказности работы технических средств, применения диагностики технического состояния устройств.

Применение микропроцессорных систем телеуправления малыми станциями позволяет обеспечить такие характеристики как:

независимость аппаратуры системы от размеров и конфигурации путевого развития станции, от видов тяги, интенсивности и скорости движения поездов, их категорий;

гибкость системы, возможность наращивания и изменения ее функций с минимальными аппаратными затратами;

непосредственное сопряжение с информационными и управляющими системами любого уровня (ДЦ, АСОУП, АСУ станций, МАЛС, оповещения работающих на путях и пассажиров и т. д.);

повышение надежности и качества обслуживания напольного оборудования за счет определения их технического состояния средствами встроенной диагностики;

использования современных средств отображения и регистрации информации.

Данная дипломная работа посвящена разработке современной микропроцессорной системы телеуправления на базе системы диспетчерской централизации «Диалог» для конкретной станции.

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1 Аналитический обзор существующих систем ДЦ

Одной из основных тенденций развития отечественных и зарубежных систем ДЦ является создание отделенческих, региональных и дорожных автоматизированных центров диспетчерского управления (АЦДУ), которые, в общем случае, включают в себя:

— автоматизированные рабочие места (АРМ) поездного диспетчера (АРМ ДНЦ);

— АРМы энергодиспетчера (АРМ ЭЧЦ), дежурного инженера (АРМ ШНД), руководителя (АРМ ДНЦО), графиста, анализатора, диспетчера связи (АРМ ШЧД) и т. д.;

— регистраторы информации;

— табло коллективного пользования и индивидуальные средства контроля (мониторы);

— физические и высокочастотные каналы связи с ЛП;

— локальные сети.

Работа всех АРМов должна регулироваться единым протоколом сети и базироваться на выбранной системе ДЦ.

Для выбора системы ДЦ необходимо рассмотреть состояние и тенденции развития систем ДЦ на зарубежных и отечественных железных дорогах.

Компания Union Pacific (США) ввела в эксплуатацию в Портленде автоматизированный центр управления движением поездов CAD на базе ЭВМ. Главная задача, стоящая перед разработчиками проекта, состояла в освобождении поездных диспетчеров от выполнения рутинных операций. Система CAD выполняет операции, связанные с разрешением занятия пути, обеспечивая при этом высокий уровень безопасности; обеспечивает автоматическое задание маршрутов в соответствии с плановым графиком; выдает диспетчеру рекомендации по оптимальной скорости движения поездов в зоне ограничения скорости для осуществления безостановочного скрещения и обгона и ряд других функций. В результате ввода в эксплуатацию нового диспетчерского центра число диспетчеров сокращено на 44%.

В 1985 г Ассоциация американских железных дорог совместно с железнодорожной ассоциацией Канады приступила к разработке перспективной системы управления движением поездов АТСS.

Особенностью этой системы является то, что она предусматривает управление на верхнем уровне дорогами, оснащенными различными системами автоматики. В связи с этим была разработана модульная система управления движением поездов, ориентированная на пять разных модификаций в зависимости от технической оснащенности дорог. Самый сложный пятый уровень обеспечивает выполнение всех функций системы АТСS, дополняя и расширяя функции традиционных систем ДЦ выдачей приказов на основе постоянно корректируемого плана поездной работы и постоянным контролем соблюдения графика. Поезда, оборудованные устройствами одного уровня сложности, могут безопасно двигаться по линиям с системой другого уровня сложности. АТСS сконцентрирует в единой системе функции, которые традиционно выполнялись системами сигнализации и многие другие задачи управления движением поездов, относящиеся к пути, тяге, связи или информационному обеспечению перевозок.

Основной особенностью системы является то, что информация, относящаяся более чем к одному поезду, хранится в памяти центральной ЭВМ, а информация, относящаяся к движению только одного поезда — в ЭВМ на головном локомотиве поезда.

АТСS является системой с интенсивными информационными связями, в которой объем линейного оборудования, минимизирован за счет расширения аппаратного оснащения локомотивов.

В 1986 г на участке между станциями Обре и Сен-Пьер-де-Кор Национального общества железных дорог Франции внедрена новая система диспетчерской централизации, отличительной особенностью которой является модульный принцип построения. Каждый модуль представляет собой специализированный микропроцессор. Модули связаны между собой посредством стандартных каналов и образуют унифицированную вычислительную систему. В число функций, выполняемых модулями, входят: контроль и управление устройствами; обмен информацией между диспетчерским постом и удаленными исполнительными постами централизации; слежение за поездами; автоматическая регистрация графика исполняемого движения; управление очередностью пропуска поездов; воссоздание поездной обстановки; автоматическое оповещение о поездах.

Управление движением поездов на участке сосредоточенно на одном рабочем месте диспетчера. Автоматизация ряда функций ДЦ позволяет повысить пропускную способность участка и оптимизировать регулирование движения поездов.

Однако в процессе создания модульных систем до сих пор не решились проблемы обеспечения безопасности при отказах, как это имеет место при реализации зависимостей для поста электрической централизации.

Национальным обществом железных дорог Франции большие надежды возлагается на внедрение универсальной системы управления движением поездов системы ASTREE, которая проходит в настоящее в опытной эксплуатации. Каждый поезд оснащается средствами определения местонахождения и передающей аппаратурой. В распределенных по железнодорожной сети пунктах размещены ЭВМ, которые запрашивают у поездов данные об их местонахождении и скорости, а также определяют положение стрелок. На этой основе организуется база данных, обеспечивающая полное, точное и своевременное отображение текущего состояния железнодорожной сети и обращающихся на ней поездов.

Центр управления состоит из определенного числа ЭВМ, в памяти которых хранится описание состояния железнодорожной сети. Это описание содержит постоянные данные об инфраструктуре и подвижном составе, а также переменных данных о положении стрелок, составе и текущем местоположении поездов. Такая распределенная база данных отражает состояние всей железнодорожной сети. Формирование распределенной базы данных представляет собой важнейшее свойство системы ASTREE, которое делает возможным выполнение других ее функций. Эта база данных подключена к другим, не входящим в систему ASTREE базам данных, содержащим информацию, необходимую для организации перевозок, например, расписания движения поездов.

На железных дорогах Японии в настоящее время эксплуатируются более 20 систем диспетчерского управления.

В ходе развития этих систем произошло несколько технических изменений. Одно из них связано с переходом от простой вычислительной системы, в которой устройства ДЦ использовали в качестве средств связи, к децентрализованной, в которой предусмотрена автономная обработка информации и ее передача посредством волоконно-оптической линии связи. Тенденция развития систем управления движением поездов направлена к созданию децентрализованных систем. Разработана аппаратура для децентрализации управления и концентрации распорядительных функций. Все функции управления осуществляют микроЭВМ на каждой станции. Все ЭВМ системы связаны кольцевой цепью связи.

В настоящее время применяются автономные децентрализованные и централизованные системы, что позволяет учесть особенности различных железнодорожных линий.

Фирмой SEL (ФРГ) разработана система диспетчерской централизации SAFE L90. Основными особенностями этой системы является модульный принцип построения и децентрализация функций управления.

Система SAFE L90 оснащена микропроцессорами; требования безопасности выполняются в ней не диспетчером, а техническими средствами. Предусмотрено унифицированное устройство сопряжения, позволяющее подключить к аппаратуре телеуправляемого поста централизации, помимо системы SAFE L90, системы автоматического управления установкой маршрутов и непрерывной автоматической локомотивной сигнализации. Система SAFE L90 разделена на компоненты с защитой от опасных отказов и без нее, что позволяет упростить проверку безопасности функционирования и создать максимально комфортные условия для обслуживающего персонала.

Типовые системы ДЦ, применяемые на отечественных железных дорогах (ДЦ «ЛУЧ» и ДЦ «Нева») по сравнению с зарубежными системами, обладают рядом существенных недостатков: ограниченный объем передаваемой информации по каналам ТУ и ТС; низкая скорость передачи информации — до 20 Бод; использование устаревшей элементной базы, что не позволяет наращивать функции, реализуемые системой.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию и внедрению систем ДЦ на базе микропроцессорной техники. К наиболее конкурентно способным системам можно отнести ДЦ «Сетунь», ДЦ «Тракт», а также ДЦ «Диалог». Эти системы, за счет расширения функций, таких как автоматизация слежения за номерами поездов, автоматизация ведения исполненного графика и т. п., приближаются к аналогичным зарубежным системам управления движением поездов. Одной из главных задач современных систем ДЦ является разработка систем, отслеживающих в реальном масштабе времени координаты движущихся поездов.

Перспективным направлением в развитии систем передачи и обработки информации для слежения за продвижением поездов является применение искусственных спутников Земли. Интенсивные работы в этом направлении ведутся в США. Так, в конце 1985 г комиссией Motorola совместно с железной дорогой Union Pacific были проведены натурные испытания системы слежения за продвижением грузовых поездов с помощью искусственных спутников Земли.

Основными элементами новой системы слежения являются считывающие устройства, устанавливаемые на спутниках и активные бортовые датчики, устанавливаемые на крышах локомотивов. Эти датчики с помощью широкополосных антенн улавливают сигналы, поступающие одновременно с четырех спутников. В кодовых комбинациях, излучаемых каждым из спутников, содержится информация о координатах местонахождения спутника, что дает возможность бортовому датчику определить собственное местонахождение в относительных координатах. Информационное описание железнодорожной сети, хранящееся в памяти бортового датчика, дает возможность микропроцессору датчика рассчитать положение локомотива с высокой точностью. Далее эта информация с локомотива передается в систему автоматизированного управления движением поездов.

Результаты испытаний показали, что точность идентификации местоположения локомотива составляет в абсолютном выражении (+1,5м).

В отечественных системах ДЦ использование спутниковой связи является реальной перспективой, так как МПС ведутся активные работы по организации глобальной сета на территории России и стран СНГ с целью организации движения поездов.

Анализ эксплуатируемых зарубежных и отечественных систем управления движением поездов позволяет выделить отдельные характеристики систем:

— для большинства систем характерно использование многопроцессорных и многомашинных комплексов. Находят применение централизованные системы, представляющие собой отдаленные терминалы, соединенные с центральной ЭВМ.

— одно из возможных направлений состоит в том, чтобы использовать централизованную систему, созданную на базе центральной ЭВМ, а также в совокупности интеллектуальных терминалов, образующих с центральной ЭВМ вычислительную сеть. На основе анализа существующих и вновь разрабатываемых систем управления движением поездов можно проследить тенденции развития аналогичных систем: — создание региональных центров управления движением поездов;

— развитие экспертных систем, которые в критических ситуациях выдают диспетчеру рекомендации;

— создание распределенных систем с децентрализованными функциями управления по формуле: «интеллектуальный центр» — «интеллектуальные терминалы» — «интеллектуальные поезда»;

— использование спутниковой и волоконно-оптической систем связи;

— расширение функций систем ДЦ и превращение их в информационно-управляющие системы.

1.2 Сравнительная характеристика эксплуатационных показателей отечественных систем ДЦ

В настоящее время на железных дорогах нашей страны широкое распространение получают современные системы ДЦ, основные параметры которых приведены в таблице 1.1.

На основе анализа технико-эксплуатационных характеристик представленных в таблице систем ДЦ можно сделать вывод о преимуществе системы «Диалог» по основным параметрам.

Таблица 1.1 — Сравнительные характеристики и показатели систем ДЦ

1.3 Обоснование разработки системы телеуправления малыми станциями «Диалог — МС»

В основу разработки и внедрения микропроцессорной системы телеуправления малыми станциями «Диалог — МС» положена микропроцессорная система диспетчерской централизации ДЦ «Диалог».

Традиционно системы ДЦ выполнялись как телемеханические устройства, не выполняющие практически ни каких логических функции, а лишь связывающие пульт и табло диспетчера с устройствами ЭЦ на станциях. Кажущаяся простота реализации системы ДЦ, отсутствие каких либо повышенных требований по безопасному функционированию аппаратуры, отсутствие единого подхода к процессу диспетчерского управления, общих для всех дорог норм, привели к созданию ряда систем ДЦ, не отвечающих современным техническим требованиям, не совместимых как между собой, так и с той информационной средой, которая сложилась на железнодорожном транспорте (это относится, например, к системе ДЦ «Минск», ДЦ «Дон»).

Современная система ДЦ должна обладать высокой информативностью, защищенностью сообщений, живучестью. При этом должен быть введен протокол обмена информацией между устройствами ЦП и ЛП, стандартизированный по крайней мере в рамках отрасли. Представление информации должно быть основано требованиями к высокой достоверности, безопасности ее с точки зрения движения поездов и других технологических процессов, своевременности поступления сообщений. Эти требования могут быть реализованы путем обоснованного выбора методов модуляции и кодирования информации, скорости ее передачи по существующим каналам связи, способов обработки, а также организации самих каналов связи.

Устройства ЛП современной системы ДЦ должны быть построены на основе специализированных (по показателям надежности и безопасности) программируемых микропроцессорных контроллеров универсального применения, выполняющих все логические, а в ряде случаев и математические функции, не только традиционно выполняемых устройствами ДЦ, но и устройствами ЭЦ. Такой подход дает возможность решения ряда оперативных задач на месте их возникновения, использования более эффективных алгоритмов управления, уменьшения загрузки каналов связи. Для этого устройства ЛП должны иметь достаточное количество управляющих выходов и входов контроля состояния дискретных сигналов, возможность измерения аналоговых сигналов, а также достаточный объем памяти и высокое быстродействие.

Анализ устройств ЦП показывает, что многие разработчики, идя по пути применения современных персональных ПЭВМ, как правило, используют языки высокого уровня, например MS-DOS, стандартные графические средства ПЭВМ, а функции системы отделяют от функций передачи и обработки оперативной информации и ее отображения. При этом систему реализуют в стандартной оболочке, со стандартной организацией базы данных, мало пригодной для реализации в режиме работы в реальном масштабе времени.

Такой подход не позволяет полностью использовать возможности современных ПЭВМ, затрудняет разработку не только программного обеспечения, но и последующие его использование, а в ряде случаев делает вообще не возможным или не эффективным решение многих оперативных задач.

Устройства ЦП современной системы ДЦ, основанные на профессиональных ПЭВМ, должны иметь мощные специализированные программные средства, объединяющие в единую структуру как функции обработки и формирования сигналов телемеханики, ввода и вывода информации, так и экспертной системы, работающей в реальном масштабе времени с базой данных, получаемой по каналам телемеханики. При этом программное обеспечение должно быть независимым от конфигурации и размеров управляемого участка и организации движения на нем, легко адаптироваться к конкретным условиям применения и отличаться только назначением АРМ для диспетчерского персонала соответствующей службы.

Устройства каналов связи систем ДЦ должны быть составной частью аппаратуры АРМ, но в тоже время эти устройства должны допускать использование каналов передачи информации существующих на участке систем ДЦ, что дает возможность поэтапного внедрения новых систем ДЦ с последующим оборудованием участка новыми устройствами ЛП.

АРМ диспетчерского персонала должны быть информационно связанны с системами более высокого уровня.

1.4 Основные функции системы «Диалог — МС»

Функции РУ РУ должно осуществлять сбор, обработку и отображение информации в реальном масштабе времени о местоположении поездов и состоянии объектов контроля на управляемых малых станциях, а также воспринимать команды ДСП, формировать и передавать сообщения телеуправления на ЛУ.

РУ должно выполнять следующие функции:

прием и обработку информации от ЛУ о фактической поездной ситуации, состоянии объектов контроля на управляемых малых станциях;

отображение информации о поездной ситуации, состоянии объектов контроля на малых станциях на табло (или экранах дисплеев при применении АРМ ДСП) в установленном для систем ЭЦ виде;

возможность регистрации информации при применении АРМ ДСП о поездной ситуации, состоянии объектов контроля, команд ТУ и директив, вводимых ДСП, на энергонезависимых носителях;

восприятие и исполнение команд ДСП;

проверку условий безопасности движения поездов при задании маршрутов с исключением передачи ошибочных сигналов ТУ;

формирование команд телеуправления и передачу их на ЛУ;

формирование и обработку «ответственных» команд, обеспечение их выполнения по специальному алгоритму и передачу на ЛУ;

организацию обмена информацией между РУ и ЛУ и поддержание протокола обмена;

диагностику технических средств РУ;

обмен информацией с АРМ ДСП и АРМ ШНЦ при их наличии;

информационную связь с системами верхнего уровня управления (ДЦ «Диалог», АСУ-Ш) на участке.

АРМ ШНЦ должно обеспечивать контроль технического состояния и планирование технологического процесса обслуживания устройств системы «Диалог — МС» и других технических средств СЦБ и связи станции (функции АРМ ШНЦ конкретизируется в отдельном ТЗ).

Функции ЛУ Устройства ЛУ на раздельных пунктах должны обеспечивать установку маршрутов, управление стрелками и станционными сигналами, а также другими объектами через устройства централизации или другие устройства автоматики на раздельных пунктах в соответствии с управляющими приказами, поступающими от РУ, а также контроль состояния устройств на раздельных пунктах и прилегающих к ним перегонах.

Устройства ЛУ на малых станциях должны обеспечивать выполнение следующих функций:

прием и обработку команд телеуправления от РУ, и обеспечение их выполнения исполнительными устройствами ЭЦ;

поддержание протокола обмена информацией с РУ;

сбор информации о состоянии станционных устройств и поездной ситуации на малой станции, формирование и передачу команд телесигнализации на РУ;

проверку условий безопасности движения поездов при задании, реализации и разделки маршрутов;

обработку «ответственных» команд, и обеспечение их выполнения по специальному алгоритму исполнительными устройствами СЦБ;

обеспечение работы малой станции в режимах телеи автономного управления;

контроль целостности канала связи с РУ; при его нарушении должен осуществляться переход на резервный канал связи или на режим АУМ, или на резервное управление (алгоритм работы определяется в техническом задании на оборудование по согласованию с Заказчиком).

Устройства ЛУ на малых станциях должны обеспечивать управление схемами изменения направления движения на прилегающих к станции перегонах, необходимость выполнения этого требования определяется в техническом задании на оборудование по согласованию с Заказчиком.

Устройства ЛУ на малых станциях должны обеспечивать:

прием информации от РУ о необходимом маршруте;

определение его категории (поездной, маневровый), трассы (входящих в маршрут стрелочных и путевых участков, стрелок, светофоров и других объектов, влияющих на возможность реализации и их взаимосвязь);

возможность реализации (отсутствие враждебности, свободность секций);

необходимость перевода стрелок и выдачу управляющих сигналов на исполнительные устройства управления стрелками;

при невозможности выполнения приказа — формирование и передачу соответствующего сообщения ТС на РУ.

Устройства ЛУ на малых станциях по командам, поступающим от РУ, должны обеспечивать отмену маршрута, искусственное размыкание путевых и стрелочных секций при неисправностях в технических средствах с выполнением необходимых условий и принятых в настоящее время требований для этих операций.

Устройства ЛУ на малых станциях должны выполнять функции автоматической установки маршрутов (АУМ) по специальной команде ТУ или при отказе каналов связи. Необходимость выполнения этого требования и алгоритм его реализации уточняется в техническом задании на оборудование по согласованию с Заказчиком.

1.5 Эксплуатационно-технические требования к системе «Диалог — МС»

Общие требования к системе «Диалог — МС»

1. Система «Диалог — МС» строится по иерархической структуре, включающей:

первый уровень — устройства распорядительной станции (РУ);

второй уровень — устройства передачи и обработки телемеханической информации (ПТИ);

третий уровень — устройства линейных пунктов (ЛУ).

2. Система «Диалог — МС» должна иметь возможность расширения и изменения ее функций, увеличения количества объектов управления и контроля при реконструкции путевого развития, а также при изменении положений руководящих указаний по сигнализации.

3. Система «Диалог — МС» должна обеспечивать маршрутное и индивидуальное управления отдельными объектами на малых станциях с РУ по информации о текущем состоянии объектов контроля на них.

4. Малые станции, находящиеся на телеуправлении, должны иметь возможность переключения на местное или резервное управление, при этом на РУ должна сохраняться индикация состояния объектов контроля данного ЛУ. При автономном режиме работы ЛУ на РУ должны контролироваться передвижения поездных единиц и состояния объектов контроля на малой станции.

5. Система «Диалог — МС» должна осуществлять управление движением поездов с минимальным для данного участка межпоездным интервалом.

6. Управление движением поездов на малых станциях может осуществляться система «Диалог — МС» из центра диспетчерского управления при оборудовании участка устройствами ДЦ «Диалог», при этом РУ должны использоваться в качестве устройств линейного пункта системе ДЦ «Диалог».

7. Система «Диалог — МС» должна обеспечивать следующие технические показатели:

количество ЛУ, включаемых на одно РУ, не более 5;

количество выделенных каналов связи — 1;

количество объектов управления на одном ЛУ до 144, в том числе до 24 безопасных;

количество двухпозиционных объектов контроля на одном ЛУ до 2048;

максимальное время цикла опроса ЛУ (сигнал ТС) не более 1 секунды;

передача одной команды ТУ не более 0,05 секунды;

время реакции системы на запрос ДСП не более 2 секунд;

время обновления отображаемой поездной ситуации не более 1 секунды;

скорость передачи сигналов ТУ и ТС по каналам связи между устройствами РУ и ЛУ 2400 бит/с или 1200 бит/с в зависимости от качества каналов связи;

расстояние между местами установки РУ и ЛУ при передаче информации по физическим цепям до 25 км, а при использовании каналов ТЧ или устройств трансляции — не ограничено;

вероятность искажения элемента сообщения в каналах ТУ и ТС — не более 10 в минус 4 степени;

вероятность трансформации сообщения в каналах ТУ и ТС в другое разрешенное — не более 10 в минус 15 степени;

вероятность не обнаруживаемой потери сообщения в каналах ТУ и ТС не более 10 в минус 16 степени;

способ передачи сигналов ТУ и ТС — циклический.

8. В помещении поста ЭЦ управляющей станции, кроме РУ, могут устанавливаться:

автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП);

автоматизированное рабочее место дежурного электромеханика СЦБ (АРМ ШНЦ).

9. Требуемая помехозащищенность сообщений (согласно ГОСТ 26. 205−83 для устройств категории 1) должна обеспечиваться кодированием информации.

10. При диспетчерском управлении работа РУ и ЛУ должна осуществляться по командам поездного диспетчера.

11. В состав всех технических средств системы «Диалог — МС» должны входить специально встроенные аппаратные и программные средства диагностирования их технического состояния. Информация о техническом состоянии средств системы «Диалог — МС» и устройств СЦБ на малых станциях должна выдаваться на рабочее место ДСП, а при его наличии — и на АРМ ШНЦ с соответствующей детализацией.

12. Диагностирование должно обеспечивать в автоматическом или ручном режиме проверку исправности работы аппаратуры системы и отдельных узлов и ее функционирования в соответствии с заданными требованиями. Диагностирование не должно влиять на правильность работы устройств.

13. Техническое обслуживание устройств системы «Диалог — МС» должно осуществляться в соответствии с инструкциями по техническому содержанию устройств персоналом дистанции сигнализации и связи, прошедшим специальную подготовку. Численность обслуживающего персонала и режим его работы определяются на стадии опытной эксплуатации.

14. На месте эксплуатации допускается замена неисправных модулей и блоков. Ремонт блоков и модулей устройств РУ, ЛУ и ПТИ должен производиться только в специализированных предприятиях (ремонтно-технологических участках дистанций), оснащенных соответствующим технологическим и измерительным оборудованием и укомплектованных квалифицированным штатом специалистов. Подготовка специалистов должна производиться в процессе внедрения системы, а также на специально организуемых курсах.

15. Аппаратура системы «Диалог — МС» должна относиться к восстанавливаемым изделиям, эксплуатируемым до предельного состояния. Для обеспечения заданного уровня надежности должно предусматриваться резервирование основных узлов системы.

16. Изделия системы должны относиться к группе П вид 1 по ГОСТ 27. 003−83, работая в циклическом режиме с назначенной длительностью использования.

17. Показатели надежности аппаратуры РУ и ЛУ должны быть:

— средняя наработка на отказ не менее 15 000,0 ч.;

— назначенный срок службы не менее 20 лет;

— коэффициент готовности не менее 0,998.

18. Устройства РУ должны строиться на основе специализированной безопасной микро-ЭВМ типа БМ-1602 или ее модификации (БМ). Устройства ввода информации (пульт) и индикации (табло) могут совмещаться с существующими управляющей станции или поставляться отдельно.

РУ должны подключаться к устройствам ПТИ, которые содержат встраиваемые в БМ модемы, соединенные с линией связи.

19. Устройства ЛУ системы «Диалог — МС» должны содержать:

безопасное управляющее микро-ЭВМ типа БМ-1602 или их модификации (БМ);

аппаратуру увязки с устройствами централизации на малых станциях, а также с другими объектами контроля и управления.

Устройства ЛУ системы «Диалог — МС» должны подключаться к устройствам ПТИ, которые содержат встраиваемые в БМ модемы, соединенные с линией связи.

20. Средства ПТИ для информационного обмена между РУ и ЛУ системы «Диалог — МС» должны быть при возможности организованы на основе каналов типа «циклическое кольцо» с использованием стандартных двух проводных выделенных каналов тональной частоты.

Данные в устройствах РУ и ЛУ должны быть защищены от разрушений и искажений при отказах и сбоях устройств электропитания. При длительном отключении электропитания данные в устройствах РУ и ЛУ должны восстанавливаться после его включения.

Примечание: электроснабжение устройств РУ и ЛУ должно обеспечиваться от стационарных устройств электропитания с резервированием и обеспечением бесперебойного питания.

Устройства системы должны быть защищены от влияния внешних электромагнитных воздействий путем:

гальванической развязки устройств ввода-вывода информации от внешних релейных устройств;

временной инерционности входных цепей, обеспечивающей нечувствительность к помехам;

гальванической развязки цепей первичных и вторичных источников питания и каналов связи с применением защиты от перенапряжения.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка структуры каналов связи между РУ и ЛУ

2.1.1 Структура каналов связи и протокол обмена информацией между РУ и ЛУ

На рис. 2.1 приведена структурная схема организации каналов связи между устройствами РУ и ЛУ.

Из рисунка видно, что РУ управляет ЛУ по каналам связи, организованным по линейно структуре. Линейные устройства подключены к физическому каналу связи Л1 к модему основного комплекта ПЭВМ АРМ ДСП, а по каналу связи Л2 к модему резервного комплекта ПЭВМ АРМ ДСП.

Устройства РУ и ЛУ соединены между собой каналами передачи информации. В ПЭВМ ДСП кабели основного и резервного каналов связи подключаются к модемам, установленным соответственно в основном и резервных блоках. В основном системном блоке размещается первый модем (вызывающий), а в резервном системном блоке — второй модем (отвечающий), которые по основной и резервной линиям связи соответственно соединяются с первым (отвечающим) и вторым (вызывающим) модемами (установлены в БМ-1602).

Протокол предусматривает переприем команд ТУ, передаваемых аппаратурой РУ на ЛУ, модемами М1 и М2 и переприем сигналов ТС, передаваемых с ЛУ на РУ по физической линии связи.

Передача сигналов ТС с ЛУ синхронизирована и осуществляется по командам ТУ (команд управления или вызова сигнала ТС в формате кода ТУ).

В случае нарушения связи между РУ и ЛУ (обрыв линии между РУ и ЛУ, отказ модема ЛУ) протокол автоматически переключает исправный ЛУ на связь с РУ по исправным линиям связи.

Таким образом, передача сигналов ТС осуществляется циклически по командам ТУ (или вызовам).

Управляющие команды также передаются в определенные моменты времени по окончании передачи сигналов ТС от ЛУ, либо вне очереди, если команда вызова ТС по времени совпала с подготовленной к передаче команде ТУ.

Последовательность обмена информацией между РУ и ЛУ определяется устройством РУ.

Жесткая связь между сигналами ТУ и ТС, относящимся к одному ЛУ, позволяет избежать столкновений и потерь информации в канале ТС. Если в ответ на сообщение ТУ из канала не поступает сообщение ТС, передача повторяется.

диспетчерский централизация диалог станция

2.2 Разработка структурных схем РУ и ЛУ

2.2.1 Аппаратура РУ и ее функции

Распорядительные устройства системы «Диалог — МС» размещаются в помещении ДСП и состоят из двух комплектов устройств (основного и резервного) на базе промышленной микроЭВМ класса IBM в следующей комплектации:

Таблица 2.1 — Устройства АРМ ДСП

В системных блоках должны быть установлены:

Таблица 2.2 — Устройства системных блоков

Перечисленные устройства образуют автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП).

На рис. 2.2 приведена структурная схема АРМ ДСП при управлении одним ЛУ, состоящая из:

1,2 — системных блоков промышленных ПЭВМ;

3,4 — мониторов;

5,6 — клавиатур;

7,8 — манипуляторов типа «мышь»;

9,10 — агрегатов бесперебойного питания;

11,12 — сетевых розеток с заземляющими контактами.

2.2.2 Отображение информации

На мониторе основного комплекта АРМ ДСП выводится план управляемой станции в детализированном виде, резервный комплект используется при неисправности основного.

Отображение информации на мониторе осуществляется посредством закраски путевого плана (путей, стрелок, светофоров и т. д.) соответствующим цветом. Путевой план участка отображается светло — серым цветом на черном фоне.

При занятии подвижной единицей пути, участка пути, стрелочной секции, участков приближения/удаления их изображение закрашивается красным цветом.

На мониторе станции светофор отображается в установленном виде, станционные светофоры размещаются в линии пути. Закрытый поездной светофор закрашивается красным, открытый — зеленым цветами, горение пригласительного огня контролируется белым цветом. Закрытый маневровый светофор отображается, синим (красным) цветом, открытый — белым цветом.

Стрелочные переводы на станциях отображаются в соответствии с их фактическим положением. На мониторе при плюсовом положении стрелки ее номер горит зеленым цветом, при минусовом — желтым, при отсутствии контроля — красным, а при закрытии стрелки или съезда фон соответствующей стрелки горит, синим цветом.

Информация о состоянии отдельных объектов контроля выводится на экран монитора (рис. 2.4) путем закраски нормально видимых или невидимых символов красным, желтым, белым или зеленым цветом, горящих непрерывно или в мигающем режиме, например:

ЧМ и (белого цвета) — идет установка четного маневрового маршрута (нормально невидимы);

НМ и (белого цвета) — идет установка нечетного маневрового маршрута (нормально невидимы);

Ч и (зеленого цвета) — идет установка четного поездного маршрута (нормально невидимы);

Н и (зеленого цвета) — идет установка нечетного поездного маршрута (нормально невидимы);

Отмена (белого цвета) — идет отмена маршрута, после посылки команды до начала ее реализации — белого мигающего цвета (нормально индекс невиден);

ОГ (красного мигающего цвета) — начало отмены маршрута (нормально индекс невиден);

ОГ (красного цвета) — идет процесс отмены маршрута (нормально индекс невиден);

ОС (красного цвета) — отмена поездного или маневрового маршрута при свободном участке приближения (нормально индекс невиден);

ОМ (красного цвета) — отмена маневрового маршрута при занятом участке приближения (нормально индекс невиден);

ОП (красного цвета) — отмена поездного маршрута при занятом участке приближения (нормально индекс невиден);

СУ (белого мигающего цвета) — восприятие команды ТУ на передачу станции на сезонное управление (нормально индекс невиден);

СУ (белого цвета) — станция находится на сезонном управлении (нормально индекс невиден);

РУ (красного цвета) — ЛП находится на резервном управлении (нормально индекс невиден);

ИР (красного мигающего цвета) — после посылки команды ТУ искусственного размыкания секций до ее восприятия (нормально индекс невиден);

ИР (красного цвета) — искусственное размыкание секций (нормально индекс невиден);

Взрез (красного цвета в сопровождении непрерывного звукового сигнала) — наличие взреза стрелки (нормально индекс невиден);

ЧКП (две ячейки: белого мигающего, белого или красного цвета) — белый при свободности четного перегона, красный при занятости перегона;

НКП (две ячейки: белого мигающего, белого или красного цвета) — белый при свободности нечетного перегона, красный при занятости перегона;

ЧП и (желтого цвета и стрелка вправо над входным светофором Ч) — установлен четный прием;

НП и (желтого цвета и стрелка влево над входным светофором Н) — установлен нечетный прием;

ЧО и (зеленого цвета и стрелка вправо над входным светофором Н) — установлено четное отправление;

НО и (зеленого цвета и стрелка влево над входным светофором Ч) — установлено нечетное отправление;

ПО (красного мигающего цвета в сопровождении звукового сигнала) — контроль пожара, неисправности охранной, пожарной сигнализации и вентиляции поста (нормально индекс белого цвета);

ДСН (белого цвета) — контроль выключенного режима двойного снижения напряжения (красного цвета — режим включен);

Ф1, Ф2 (красного или белого цвета) — контроль включенного состояния первого или второго фидеров питания;

Фк (красного цвета + звуковой сигнал) — отключен фидер питания (нормально индекс невиден);

РБ (красного цвета) — контроль разряда батареи (нормально индекс невиден);

КПП (красного цвета в сопровождении однократного звукового сигнала) — неисправность предохранителей (нормально индекс невиден);

Н (Ч)КВО (белого цвета) — контроль включения электрообогрева стрелок по горловинам станции (нормально индекс не виден);

Н (Ч)КИ (индекс красного цвета) — контроль изоляции стрелок (нормально индекс не виден);

Переезд — нормально «номер» высвечивается серым цветом — переезд открыт, извещение на переезд не поступает; горит белым мигающим — идет извещение на переезд; горит красным цветом — переезд закрыт;

А и Б (белого мигающего цвета, красного мигающего цвета + звуковой сигнал непрерывного действия) — соответственно неисправность на переезде, наличие на переезде опасного отказа (нормально индекс горит серым цветом);

Сз (красного цвета в сопровождении звукового сигнала) — контроль срабатывания сигнализатора заземления (нормально индекс не видим).

А (красного цвета) — неисправность на станции (нормально индекс невидим).

ОК — (красного цвета) — отсутствует контроль сигналов ТС (нормально индекс невидим).

2.2.3 Порядок работы АРМ ДСП

АРМ ДСП обладает системой выпадающих меню, подменю и окон. На экране монитора отображаются:

— основное меню;

— дополнительное меню;

— строка контекстной помощи.

Пример приведен для монитора, отображающего детализированный план станции участка (рис. 2.4).

Основное меню расположено в верхней строке экрана монитора и предназначено для ввода управляющих команд и переключения режимов работы системы «Диалог — МС». Основное меню имеет систему подменю и дополнительных окон для ввода необходимой информации.

Дополнительное меню расположено в нижней строке экрана и предназначено для вызова «Помощи» (справки по работе с системой «Диалог — МС») и вывода информации о текущем времени и дате.

Строка контекстной помощи, расположенная над дополнительным меню, содержит название управляемой станции, режиме работы (управляющий или контрольный) и логотип «Диалог — МС» в трехцветном изображении для визуального контроля ДСП правильности формирования монитором красного, зеленого и синего цветов.

Ввод команд ДСП осуществляет с помощью клавиатуры или манипулятора типа «мышь». Для этого возможно использование одного из следующих способов ввода команды:

— по системе меню с помощью клавиш клавиатуры;

— по системе меню с помощью манипулятора типа «мышь»;

— с помощью функциональных клавиш клавиатуры;

— при помощи манипулятора типа «мышь».

Ввод команд управления по системе меню с помощью клавиш клавиатуры осуществляется путем входа в основное меню нажатием клавиши, либо посредством нажатия «горячих» клавиш (выделенные цветом буквы пунктов меню). Выбор необходимого пункта меню и подменю осуществляется путем перемещения черного фонового поля посредством клавиш перемещения курсора на клавиатуре (стрелки вверх, вниз, вправо, влево) и нажатия клавиши, в центральной части клавиатуры или в правой части клавиатуры при включенном на ней индикаторе Num Lock (включение/выключение осуществляется нажатием клавиши Num Lock в правой части клавиатуры). В каждом конкретном случае, ввод команд осуществляется для предварительно выбранной станции.

Ввод команд управления при помощи манипулятора типа «мышь» позволяет осуществить выбор необходимой команды, непосредственно минуя основное меню. Данный способ ввода команд управления применяется при задании и отмене поездных маршрутов, задании и отмене маневровых маршрутов.

Задание маршрутов осуществляется путем наведения курсора манипулятора типа «мышь» на начало маршрута и нажатия ее левой клавиши, а затем наведения курсора манипулятора типа «мышь» на конец маршрута и нажатия ее левой клавиши.

Отмена маршрутов осуществляется путем наведения курсора манипулятора типа «мышь» на начало маршрута и нажатия ее правой клавиши, а затем наведения курсора манипулятора типа «мышь» на конец маршрута и нажатия ее правой клавиши.

Началом поездного маршрута приема является первый участок приближения, а концом станционный путь. Началом поездного маршрута отправления является станционный путь, а концом — первый участок удаления. Началом маневрового маршрута является путь, участок или стрелочная секция перед маневровым светофором, а концом — путь, участок или стрелочная секция до или за следующим маневровым светофором.

Выбранный пункт меню или подменю отображается на черном фоне. Кроме того, справа от наименования пункта подменю приводится наименование функциональной клавиши (при ее наличии), нажатие которой приведет к быстрому выбору данного пункта подменю без промежуточного выбора пунктов меню.

Функциональные клавиши, расположенные в верхней части клавиатуры, обеспечивают выполнение следующих операций:

Кроме этого, используются следующие клавиши:

При невозможности реализации выбранной команды ТУ появляется окно с указанием причины. Восприятие этого сообщения ДСП должен подтвердить нажатием любой клавиши на клавиатуре или наведением курсора «мыши» на изображении надписи «Ok» и нажатием ее левой клавиши.

2.2.4 Основное меню

Основное меню содержит следующие пункты:

Пункт меню «Маршрут» предназначен для ввода команд управления поездными и маневровыми маршрутами на станции.

Пункт меню «Управление» предназначен для ввода команд индивидуального управления устройствами на станции.

Пункт меню «Перегон» предназначен для смены направления на прилегающих к станции перегонах.

Пункт меню «Переезд» предназначен для управления переездом на станции.

Пункт меню «Вызовы» предназначен для ввода команд вызова на станции.

Пункт меню «Сервис» предназначен для выполнения сервисных функций по установке текущего времени, просмотра сигналов ТУ, управления режимами работы и настройке системы.

2.3 Аппаратура линейного пункта и ее функции

2.3.1 Описание специализированной безопасной микроЭВМ БМ-1602

Специализированная управляющая безопасная микроЭВМ типа БМ-1602 устанавливается в релейном помещении управляемой станции. Предназначена для сбора информации о состоянии объектов контроля на ЛУ, ее обработки и формирования сигналов ТС и передачи на РУ, а также для приема, декодирования команд ТУ и формирования управляющих сигналов на выходах управляющих модулей, воздействующих на устройства ЭЦ непосредственно или через управляющие реле.

Реализация ответственных команд ТУ осуществляется с соблюдением требований безопасности движения поездов, т. е. с исключением воздействия на объекты управляющих сигналов в случае отказов в БМ. Это обеспечивается наличием двух идентичных комплектов, работающих синхронно от одного генератора тактовых импульсов с общими цепями синхронизации, первоначального запуска и повторного перезапуска. В каждом комплекте микроЭВМ сигналы со всех выходов и шины данных поступают на схему встроенного контроля, которая формирует общий контрольный сигнал.

Внешний вид, габаритные размеры и комплектация микроЭВМ показаны на рис. 2.5. МикроЭВМ выполнена в крейте 6U/3U «Евромеханика» и соответствует стандартам МЭК. Она рассчитана для работы при температуре окружающей среды от -10 до +60 градусов С.

МикроЭВМ типа БМ-1602 состоит:

Поз. 1 — корпус БМ;

Поз. 2 — два блока питания;

Поз. 3 — блок вентиляторов;

Поз. 4 — модули центрального процессора;

Поз. 5 — модуль запуска и контроля;

Поз. 6 — модуль модема;

Поз. 7…17 — места для установки интерфейсных модулей ;

Поз. 18 — заглушка;

Поз. 19 — два кабеля подключения питания 24 В постоянного тока (СПБ-БМ) к блокам питания;

Поз. 20 — кабель для подключения питания 220 В переменного тока (ПХ-Д, ОХ) к блоку вентиляторов;

Поз. 21 — наконечник Г — 4,5;

Поз. 22 — наконечник Г — 3,5;

Поз. 23 — розетка;

Поз. 24 — вилка.

В крейте микроЭВМ устанавливаются два блока питания БП, два процессорных модуля П, модуль запуска и контроля ЗК, модуль спаренного модема М. Места установки этих модулей (кроме модема) фиксированы. В зависимости от назначения микроЭВМ в крейт может устанавливается до 11 интерфейсных модулей, причем место их установки в крейте может быть произвольным (это обеспечивается применением в микроЭВМ стандартизированной шины SB16×2), но для каждого ЛУ должна быть определена конфигурация (количественный набор) и место установки этих модулей.