Релейная система стрелочного перевода

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Анализ существующих систем централизации стрелок и сигналов

1.1 Анализ релейных систем централизации стрелок и сигналов

1.2 Анализ релейно-процессорных систем централизации стрелок и сигналов

1.3 Анализ микропроцессорных систем централизации стрелок и сигналов

1.4 Выводы по разделу

2. Разработка и обоснование проектных решений системы МПЦ станции «В»

2.1 Однониточный план станции «В».

2.2 Двухниточный план станции «В».

2.3 Разработка структурной схемы МПЦ. Определение количества контролеров управление и контроля

2.4 Разработка схемы управления стрелочным электроприводом

2.5 Разработка схемы управления светофорами

2.6 Обоснование типов устройств контроля свободности путевых участков

на станции. Разработка схем рельсовых цепей. Схемы кодирования рельсовых цепей

2.7 Разработка схем увязки МПЦ с системой полуавтоматической блокировки стрелочный электронный перевод светофор

2.8 Выводы по разделу

3. Разработка подсистем грозозащиты оборудования МПЦ

3.1 Анализ существующих устройств грозозащиты оборудования ЭЦ

3.2 Анализ ограничителей перенапряжения в цепях электропитания электронных систем, и выбор их типов для МПЦ

3.3 Разработка рекомендаций по защите оборудования МПЦ

3.4 Выводы по разделу

4. Технико-экономическое обоснование внедрение МПЦ

4.1 Методика расчетов эффективности от внедрения МПЦ

4.2 Анализ трудозатрат на ТО релейных систем ЭЦ

4.3 Эффективность комплексной реконструкции устаревших систем ЭЦ

путем замены на новые микропроцессорные системы

4.4 Расчеты изменения эксплуатационных расходов, связанных с эксплуатационными показателями работы станций, локомотивных и вагонных депо

4.5 Определение сокращения расходов по локомотивному и вагонному

хозяйствах

4.6 Определение суммарной экономии расходов

4.7 Определение экономического эффекта и периода окупаемости

4.8 Выводы по разделу

5. Охрана работы и безопасность в чрезвычайных ситуациях

5.1 Характеристика проектируемого объекта

5.2 Анализ потенциальных опасностей на объекте

5.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда

5.4 Чрезвычайные ситуации и устранение их последствий

5.5 Расчеты силы тока, который проходит через тело человека

5.6 Выводы по разделу

Использованные источники

Приложение

Введение

Развитие систем телемеханического управления стрелками и сигналами берет свое начало в механической централизации. В этой системе стрелки и семафоры управлялись механически с помощью рычагов и стальных гибких тяг, проложенных к стрелкам и семафорам. От сигналиста требовались значительные усилия при них переводе, поэтому радиус действия постов централизации был ограниченный, аппаратура управления громоздкая, на приготовление маршрутов требовалось от 5 до 15 мин. Система была сложной и не могла обеспечить безопасности движения и повышение пропускной способности [1] .

Начиная из середины 30-х лет появилась электрическая централизация, в которой для перевода стрелок использовалась энергия электрического тока. Первой системой была механоелектрическая централизация, где роль сигналов выполняли светофоры. Рельсовые цепи отсутствовали, что допускало открытие сигнала на занятый путь, и не обеспечивалась безопасность движения поездов.

Усовершенствованная механоелектрическая централизация, в которой были применены только светофорная сигнализация и сплошная изоляция путей и стрелок, впервые внедрена в 1930 - 1932-м годах на станциях Москва-Пассажирская и Лосиноостровская Северной железной дороги и на станции Перово Московско-Казанской железной дороги. В этих устройствах использовалось оборудование немецких фирм. На аппаратуре производства СССР механоелектрическая централизация впервые была построена на станциях Ленинград-Пассажирский и других станциях в 1932, 1933 г. и продолжала внедряться в последующие годы. В 1933, 1934 г. была разработанная электрозащелочная централизация и впервые введена в эксплуатацию на станции Харьков. Аппарат электрозащелочной централизации не имел ящика зависимости, и маршрутные замыкания осуществлялись электрозащелками.

Институтом ГТСС была разработанная и впервые внедрена в 1936 г. электрическая централизация релейного типа для малых станций с числом стрелок до 25.

Управление стрелками и сигналами и все зависимости между ними в этой системе производились с использованием релейной аппаратуры I класса надежности, механические и замыкания были полностью исключены.

Сначала релейную централизацию строили только на промежуточных станциях, чтобы в эксплуатационных условиях проверить, надежность системы, но уже в 1946 г. было принято решение строить релейную централизацию и на участковых станциях. На участковых станциях начали применять систему с раздельным управлением стрелками и открытым стативным монтажом, которая в дальнейшем получила название унифицированной централизации.

Для установки маршрутов дежурному требовалось произвести много действий, что не содействовало эффективности управления.

Для возвышения быстродействия централизации на участковых станциях была введена принципиально новая система - маршрутно-релейная централизация (МРЦ). Впервые система МРЦ была построена и введена в 1949 г. на станции Москва-Пассажирская -Курская.

Начиная с 1960 г. после разработки малогабаритных штепсельных реле НМШ началось широкое внедрение релейной централизации. На базе малогабаритных реле были созданы релейные блоки, с применением которых в 1960 г. на станции Ленинград-Пассажирский- Московский была построенная первая блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ). Начиная с 1961 г. систему БМРЦ применяют на станциях с числом стрелок 30 и больше.

В связи с выпуском малогабаритных реле РЭЛ были разработанные системы релейной централизации на новой элементной базе. На участковых станциях внедряют также усовершенствованную электрическую централизацию УЭЦ КБ ЦШ на новой элементной базе. В системах на новой элементной базе вместо отдельных функциональных блоков со штепсельным включением примененные панельные блоки. Конструкции стативов обеспечивают установку панельных блоков с обеих сторон статива, что уменьшает размеры статива и релейного помещения для установки.

1. Анализ существующих систем централизации стрелок и сигналов

1.1 Анализ релейных систем централизации стрелок и сигналов

1.1.1 Характеристики и основные принципы системы БМРЦ ЭЦ-9

Схемы блочной маршрутно-релейной централизации монтируются из отдельных закрытых блоков, в которых скомплектованные типичные схемные узлы. Основные схемы установления, замыкание и размыкание маршрутов выходят путем набора и соединения между собой типовых блоков управляемых и контролируемых объектов электрическими цепями согласно функциональной схеме размещения блоков, составленной по плану путевого развития. Для каждого объекта управления и контроля предполагается установка блока соответствующего типа.

Аппаратура БМРЦ подразделяется на наборную (маршрутный набор), исполнительную группу ( схемы установки и размыкание маршрутов) и схемы управления и контроля напольними объектами.

Схемы набороной группы БМРЦ предназначены для реализации маршрутного способа управление стрелками и светофорами. Назначение и зависимости, которые проверяются в схемах маршрутного набора ( схемы реле кнопочных, угловых кнопочных, автоматических кнопочных, направлений, противоповторных, вспомогательных промежуточных и концевых, стрелочных управляющих, соответствия, вспомогательного управления, исключение предыдущего задания враждебных маршрутов, отмена маршрутов).

Одна и та же кнопка пульта управления может быть начальной и конечной, а при наличия вариантных маршрутов кнопки маневровых светофоров могут использоваться в качестве вариантных. Поэтому в системе БМРЦ предполагается установка блока направлений НН, который для каждого маршрута определяет его начало, разновидность (поездной или маневровый), и направление движения (нечетный или четный). Для этого контакты кнопочных реле, которые управляют блоком НН, делят на четыре группы в зависимости от вида и направления маршрутов: нечетные поездные, четные поездные, нечетный маневровые и четные маневровые. Нажатием первой кнопки в каждой из групп включается соответствующее реле направления [2].

Схемы маршрутного набора строятся, соединяя блоки наборной группы четырьмя электрическими цепями, топологически отображая план станции:

1 - кнопочных реле НКН и КН;

2 - автоматических кнопочных реле АКН;

3 - управляющих стрелочных реле ПУ, МУ;

4 - схема соответствия СС.

Для коммутации этих цепей используются управляющие стрелочные реле ПУ, МУ, противоповторные реле ОП, ПП и МП, вспомогательные промежуточные реле ВП, вспомогательные кнопочные реле ВК и ВКМ.

Кнопочные реле НКН и КН устанавливаются в наборных блоках, которые управляют светофорами, и включаются при нажатии соответствующих кнопок на пульте управления.

Противоповторные реле ОП, ПП блока НПМ и реле МП блоков НМI, НМIIП и НМIIАП предназначенные для однократного включения контрольно-секционных КС и сигнальных С реле исполнительной группы.

Вспомогательные кнопочные реле ВК и ВКМ блока НПМ и реле ВКМ блоков НМI, НМIIП и НМIIАП обеспечивают подачу питания в цепи реле АКН, ПУ и МУ, СС схем маршрутного набора. Реле ВКМ включают конец маневровых реле КМ в соответствующих блоках исполнительной группы.

Управляющие стрелочные реле ПУ и МУ устанавливаются в наборных блоках НСОЧ2 и НСС и служат для перевода ходовых и охранных стрелок по трассе маршрута. Управляющие стрелочные реле включаются в третий круг межблочных соединений последовательно в пределах одного элемента маршрута, расположенного между двумя соседними кнопками.

Автоматические кнопочные реле АКН устанавливаются в наборных блоках НМI и НМIIАП. Они предназначены для автоматического перевода стрелок в маршрутах, которые содержат два и более элементов, то есть в маршрутах, которые кроме начальной и концевой, имеют промежуточные кнопки.

Вспомогательные промежуточные реле ВП устанавливаются в наборных блоках НМI, НМIIП и НМIIАП. Они предназначены для подачи полюса питания в цепи управляюших стрелочных реле ПУ и МУ на границах элементов.

Четвертый цепь межблочных соединений представляет собой схему соответствия СС, которая предназначена для включения поездных и маневровых начальных реле Н с проверкой соответствия фактического положения стрелок и команды на их перевод. Эта проверка достигается последовательным включением в схему соответствия контактов управляющих стрелочных реле ПУ, МУ и контрольных реле ПК, МК всех ходовых и охранительных стрелок, которые входят в маршрут, который задается.

Схемы исполнительной группы предназначены для установки, замыкания, размыкания и искусственной разделки маршрутов с проверкой условия безопасности движения поездов.

Назначение и зависимости, которые проверяются в схемах исполнительной группы (схемы реле начальных, конечных, контрольно-секционных, сигнальных, маршрутных, отмена маршрутов, размыкание маневровых маршрутов при угловых заездах, искусственного размыкания изолированных участков).

Блоки исполнительной группы соединяются между собой следующими цепями по плану станции: контрольно-секционное реле КС (1), поездных сигнальных реле С и маневровых сигнальных и маршрутных реле МС (2 и 3); маршрутных реле 1М и 2М (4 и 5 цепи; цепь 2М применяется также для включения дополнительных сигнальных реле); реле разделки Р; цепи индикации состояния изолированных участков

Контрольно-секционные реле: устанавливаются на каждую изолированную секцию, предназначенные для проверки условий безопасности движения, при которых можно установить маршрут. В маршруте, который задается, реле КС включаются последовательно, образовываю первую цепь межблочных соединений исполнительной группы.

Маршрутные реле 1М и 2М предназначенные для замыкания секций по трассе маршрута, а также для их размыкания при движении состава по маршруту в случае отмены или искусственной разделки маршрута. На каждую секцию предусмотрен маршрутных реле.

Реле разделки Р размещаются в блоках СП и предназначены для размыкания секций маршрута при его отмене или искусственной разделке. При отмене маршрута реле Р соединяются между собой последовательно, образовывая шестую цепь межблочных соединений в пределах маршрута, который отменяется.

Реле извещения приближения ИП размещаются в блоках ВД, МI, МII, МIII исполнительной группы и предназначены для определения типа замыкаемого маршрута после отмены ОТ устанавливаются в блоках ВД, МI, МII, МIII и служат для включения комплектов выдержки времени и реле Р при отмене маршрута.

Реле ОТ включаются после нажатия кнопки групповой отмены ОГ и начальной кнопки у светофора отменяемого маршрута.

В цепях реле ВЗ фронтовыми контактами реле ОК, ПК и МК проверяется наличие контроля крайнего положения стрелок съезда.

Маршрутный перевод стрелок осуществляется возбуждением реле МУ или ПУ в наборном блоке НСС по третьей цепи маршрутного набора.

1.1.2 Характеристики и основные принципы системы БМРЦ-БН

Для повышения эксплуатационной надежности систем релейных централизации с блочным монтажом институтом «Гипротранссигналсвязь» в 1997 г. были разработаны принципиальные схемы модернизованных блоков БМРЦ-БН с применением реле типа БН ( для типовых решений альбома МРЦ-13 и более ранних альбомов: ТР-47, ТР-66, ЭЦ-4, ЭЦ-9, МРЦ-9), а Санкт-Петербургським электротехническим заводом эти блоки поставлены на производство. Модернизация блоков была осуществлена по следующим направлениям:

- во всех исполнительных блоках, кроме пусковых блоков ПСТ, ПС-110М/ПС-220М и макетного блока МПУ-69, реле типа НМ заменены на реле типа БН. Аналоги реле РЭЛ, установленные в этих блоках, отличаются тем, что в хвостовиках контактов есть отверстия для пайки проводов;

- во всех сигнальных блоках исключены электролитические конденсаторы и сопротивления в цепях заряда этих конденсаторов;

- введены индивидуальные реле соответствия СО для ступенчатого переключения с зеленой лампы при перегорании на желтую для каждого поездного светофора.

Конструктивно модернизованный блок представляет собой шасси, на котором с лицевой стороны размещены два вертикальных ряда реле. В каждом ряду установленное до четырех реле типа РЭЛ в индивидуальных корпусах. По краям в необходимых случаях устанавливаются до четырех резисторов типа

С5-35В. С оборотной стороны блока находится монтажная камера с двумя разъемами, каждый с которых рассчитан на 22 линии [3].

При изменении конструкции блоков сохранена взаимозаменяемость реле РЭЛ с реле НМ по конструктивному включению. Замена в блоках малогабаритных нейтральных реле типа НМ на более надежные и дешевые реле типа БН позволило уменьшить стоимость блоков, повысить их надежность и увеличить межремонтный срок службы. В модернизованных сигнальных блоках ВД-М и BIII-M со схем сигнальных реле и реле отмены исключены конденсаторы, что позволило отказаться от их периодической замены со следующей полной проверкой на стенде в РТУ. Это увеличило сроки проверки сигнальных блоков и обеспечило стабильное замедление на отпадание якоря поездных сигнальных реле.

Исключение из блоков конденсаторов потребовало создание схемы группового комплекта замедления на два реле с двумя шинами схемных обвязок.

Введение реле соответствия СО для переключения зеленой лампы при перегорании ее нити на желтую в блоках поездных светофоров позволило конкретизировать светофор, на котором сделано переключения, и избавиться от необходимости дополнительного источника питания 24 В и реле контроля замедления КЗ при новом проектировании.

Групповое замедление в работе сигнальных реле необходимо для исключения обесточивания сигнальных реле при переключении фидеров питания или кратковременном наложении шунта на рельсовую цепь в маршруте. Схема приборов для замедления, составляется из реле ВВС и ВКЗ со специальными шинами, подключеными к сигнальным блокам ВД-М и ВД-62.

При переключении фидеров питания или кратковременном наложении шунта на рельсовые цепи в блоке ВД-М обрываются цепи секционного контрольно-секционного реле КС и маршрутного реле главного пути Г. В шину замедления ВКЗ блока ВД-М подается питания на групповое реле ВКЗ типа НМШ2-900. Реле ВКЗ возбуждается и подает питание в шину ПВЗ блока ВД. Питание из шины замедления ПВЗ подается в цепь поездного сигнального реле С. Питание в шине ПВЗ способствует обесточиванию вспомогательного реле ВВС (НМШ2-4000), которое выключается тыловым контактом реле ВКЗ. В схеме сигнальных реле выключения противоповторного реле обеспечивается тыловым контактом соответствующего сигнального реле С или МС.

В модернизованных сигнальных блоках конденсаторов нет и для устойчивости цепи самоблокировки поездного сигнального реле выключения противоповторного реле выполняется контактом повторителя сигнального реле С1. Таким образом, основное сигнальное реле СО успевает набрать полное замедление, равное 200 мс, достаточное для перелета контакта реле повторителя С1 и возбуждения огневого реле.

В блоке В2-М, где контактами повторительного сигнального реле С1 осуществляется переключения сигнального показания светофора из запрещающего (красного) на разрешающее, установлено реле С1 типа БН1-1600. Контактов такого типа реле достаточно для включения цепи противоповторного реле и для переключения цепей ламп сигнальных огней. Модернизация блоков выполнена таким образом, что модернизованные блоки могут в действующем оборудовании ЭЦ устанавливаться вместо существующих блоков без изменения внешнего монтажа по мере введения модернизованной аппаратуры. Замена немодернизованных блоков поездных светофоров должна проводиться на модернизованные общими схемными узлами, то есть дополнительные сигнальные блоки ВД-62 и основные - блоки В1 (В2, ВЗ), должны одновременно заменяться на модернизованные блоки ВД-М и соответственно - блоки B1-M, В 2-М, ВЗ-М.

В модернизованных блоках стрелочных секций типа СП-М маршрутные реле 1М, 2М установлены нормально выключенными в связи с тем, что отсутствует тип медленнодействующее реле БН аналогичного реле типа НМШМ1-1100/700. В связи с этим маршрутные реле 1М, 2М после возбуждения замыкающего реле выключаются. Чтобы начальные реле успевали набрать замедление за время обесточивания замыкаючих реле, как это есть в модернизованных блоках СП-М, замыкающие реле установлены медленнодействующие типа БН1М-600. В немодернизованных блоках стрелочных секций типа СП-69 или СП-62 замедление на отпадание якоря замыкающего реле обеспечивалось тем, что оно было повторителем нормально включенных медленнодействующих маршрутных реле. В модернизованных блоках BI-M (BII-M, BIII-M) поездное сигнальное реле СО установленное типа БН1М-600.

Стоимость модернизованных блоков приблизительно на 20- 30 % меньше стоимости блоков с применением реле типа НМ.

1.1.3 Характеристики и основные принципы усовершенствованной электрической централизации УЭЦ-М

Усовершенствованная электрическая централизация УЭЦ-М с центральными зависимостями и центральным питанием применяется на малых, средних и больших железнодорожных станциях.

Система блочная, со штепсельным включением реле в блок, с использованием единой элементной базы для наборной и исполнительной групп малогабаритные реле типа РЭЛ [4].

Способ управления объектами централизации - маршрутный, резервный, раздельный. При разработке системы были применены узлы, направленные на расширение функциональных возможностей и повышения надежности электрической централизации:

- управление огнями входного светофора с центральным питанием ламп с местным аккумуляторным резервом для ламп красного и пригласительного огней;

- использование двохниточных ламп;

- резервное управление поездными маршрутами;

- накопление маршрута враждебного заданному ( при ДЦ);

- защита от преждевременного размыкания секции при потере шунта;

- задача маршрута через ложнозанятую секцию без открытия светофора;

- искусственное замыкание маршрутных секций;

- автоматическая регистрация кратковременных отказов рельсовых цепей и контроль стрелок в установленном поездном маршруте;

- исключение конденсаторов для замедления сигнальным реле и реле отмены;

- предыдущая индикация на табло для защиты от перекрытия сигнала при ошибочном нажатии кнопки искусственного размыкания секции и др.

Схемы разработаны с учетом применения для управления светофорами двухпозиционных одноконтактных кнопок. Задание любого основного маршрута осуществляется нажатием кнопок начала и конца маршрута. Вариантный маршрут задается последовательным нажатиям начальной, промежуточных и конечной кнопок.

Одновременно, при одном комплекте маршрутного набора можно устанавливать один маршрут. Предполагаются такие режимы использовании маршрутного набора:

- нормальный режим при исправности оборудований маршрутного набора;

- вспомогательного управления при неисправностях схемы соответствия, или при отмене маршрута после прохождения состава по маршруту, заданному через ложнозанятую секцию;

- резервного управления поездными сигналами с главных путей и путей безостановочного пропуска при несрабатывании маршрутного набора или при неисправности поездной маршрутной кнопки.

Кнопки, обозначаемые литером светофора, могут использоваться в качестве начальных, конечных и промежуточных в зависимости от маршрута, который задается:

- для поездных светофоров, которые не имеют маневровых показаний, изпользуются только поездные кнопки, поездные светофоры с маневровыми показаниями имеют поездные и маневровые кнопки;

- для всех маневровых светофоров в горловине станции устанавливается по одной кнопке;

- для маневровых светофоров с путей, на которые есть маршрут приема, устанавливается маневровая кнопка, а для определения конца маршрута приема на этот путь устанавливается концевая поездная кнопка;

- для маневровых светофоров с путей, в которых с этой стороны станции нет маршрутов приема и отправления, но необходимо задавать маневровые маршруты на путь по двум белым огням, устанавливаются маневровая и поездная кнопки;

- для определения конца поездных маршрутов на перегон, специализированный по отправлению, устанавливается концевая кнопка поездных маршрутов;

- при установке маневрового маршрута, когда он задается на безстрелочный участок или к маневровому светофору стоящего в створе, в качестве концевой кнопки используется кнопка попутного светофора. При повреждении схемы соответствия или схемы стрелочных управляющих реле ДСП пользуется вспомогательным управлением. Кроме того, для случая выхода из строя всего маршрутного набора, есть кнопки резервного управления для поездных маршрутов.

В типовых проектных схемах УЭЦ-М введено два новых типа блоков BІ и МТ и внесен ряд схемных дополнений и изменений с целью повышения надежности и увеличение эксплуатационных возможностей системы.

Дополнительно разработанные схемы примыкания к приемо-отправному пути стрелки, расположенной у входного светофора; установки поездных маршрутов по минусовому положению стрелки, связанной с приемо-отправным путем; включение маневрового светофора в створе с маневровым светофором с участка пути; включение повторительной головки светофора при отправлении длинносоставных поездов; включение светофоров с главных и боковых путей с применением блока ВІ; включение маневрового светофора из тупика; включение поездного светофора с неизолированного пути; последовательный перевода стрелок при магистральном питании (без блока НШ). Также переработанная схема кодирования станционных путей с учетом применения реле ТШ-65В.

1.2 Анализ релейно-процессорных систем централизации стрелок и сигналов

Следующим этапом развития станционных систем ЖАТ стала разработка и строительство релейно-процесорных систем. Эти системы позволяют сделать модернизацию морально и физически устаревшего оборудования МРЦ при расходах значительно меньших, чем для строительства микропроцессорных систем.

1.2.1 Характеристики и основные принципы системы ЭЦ-МПК-У

Система ЭЦ-МПК-У предназначенная для автоматизации задания маршрутов, управления объектами на станции и контроля их состояния. Применение ЭЦ-МПК-У является наиболее целесообразным на станциях с числом централизованных стрелок до 30 [5].

ЭЦ-МПК-У является открытой и наращиваемой системой, адаптируется к условиям конкретной станции при новом проектировании и при изменениях ее путевого развития.

По характеристикам питания ЭЦ-МПК-У является ЭЦ с центральным питанием, по размещению оборудования является ЭЦ с центральными зависимостями.

Информационный обмен между компонентами системы базируется на стандартных протоколах вычислительных систем и локальных сетей. Использование современных стандартных средств ЭВМ для ввода и отображения информации не требует изготовления специализированных средств контроля и органов управления (табло и манипуляторов).

Применение в ЭЦ-МПК средств вычислительной техники и усовершенствованной исполнительной группы позволяет сократить площади служебно-технических помещений здания поста ЭЦ, используемого под оборудование, в сравнении с ЭЦ релейного типа, а также ЭЦ-МПК с исполнительной группой ЭЦ-9.

Управление объектами ЭЦ станции (стрелками, светофорами, рельсовыми цепями, кодированием и т.д.) выполняется с использованием минимального количества реле 1-го класса надежности.

Функциональная структура в ЭЦ-МПК-У реализуются с помощью маршрутного и индивидуального управления стрелками и выдачей звуковых сообщений в случаях недопустимых отклонений и нарушениях работы оборудования.

Автоматизация установки маршрутов и других действий ДСП, не связанных с обеспечением безопасности движения, выполняются средствами вычислительной техники системы ЭЦ-МПК-У, что позволяет оптимизировать и упростить принципиальные электрические схемы управления и контроля ЭЦ, сократить количество используемых реле.

Средства вычислительной техники системы ЭЦ-МПК-У в зависимости от задания на проектирование могут решать следующий ряд задач: выполнение функций маршрутного набора; двукратный перевод стрелки; последовательный перевод стрелок; фиксация неисправностей; извещение монтеров пути; обдувка стрелок; автоматическое протоколирование действий персонала, работы системы и оборудования (функция «черного ящика»); оперативное предоставления нормативно-справочной информации и данных технико-распорядительного акта (ТРА) станции; хранение, просмотр и статистическая обработка отказов в ЭЦ; поддержка оперативного персонала во внештатных ситуациях (исключение некорректных действий пользователя, режим подсказки); реконфигурация зоны управления (то есть возможность привлечения помощника при увеличении загрузки, передача на кодовое управление ДСП соседней станции); увязка с информационными системами высшего уровня; увязка с ДЦ без применения дополнительных аппаратных средств.

ЭЦ-МПК-У строится по трехуровневой структуре. Верхним уровнем оборудования является автоматизированные рабочие места АРМ ДСП и АРМ ШН. К второму уровню относится комплекс технических средств управления и контроля КТС УК. Третий уровень содержит релейные схемы исполнительной группы, при этом выполнение функций, которые обеспечивают безопасность движения, возложено на реле 1 класса надежности.

АРМ ДСП реализованный на резервированных РС компьютерах (комплекты «А» и «Б»), промышленного исполнения стандартной конфигурации. Органами управления в системе являются манипуляторы типа «мышь» и клавиатура. Выдача команд управления возможная только с одного комплекта - активного, второй компьютер находится в горячем резерве и может быть использован только как средство визуализации для отображения общего плана станции или нормативно-справочной информации.

В качестве средства отображения используются ”19ч22” мониторы. С помощью акустических колонок в системе выдаются языковые сообщения об отказах оборудований, задержках открытия сигналов и др.

Компьютеры АРМ ДСП объединены в локальную вычислительную сеть (ЛВС), в которую включен АРМ ШН, а также при необходимости могут быть включены другие пользователи информации о движении поездов. Управление оборудованием ЭЦ с АРМ ШН исключается отсутствием в составе программного обеспечения АРМ ШН модуля управления. За счет использования локальной сети АРМ ДСП могут быть территориально рассредоточены на станции в наиболее лучшие с точки зрения контроля технологического процесса местах размещения оперативного и обслуживающего персонала.

Увязывание верхнего уровня управления с релейными схемами исполнительной группы обеспечивается с помощью комплекса технических средств управления и контроля КТС УК. Обмен информацией между АРМ и вычислительными средствами КТС УК проводится по локальной вычислительной сети на основе стандартного протокола Ethernet.

Увязывание КТС УК с исполнительными схемами обеспечивается устройствами сообщения с объектами (УСО) следующих типов:

- УСО по управлению - устройства вывода УДО-48Г;

- УСО по контролю -устройства матричного ввода дискретных сигналов УМВ-64/8-S

Структура электрических схем и принципы увязки с вычислительными средствами ЭЦ-МПК и принципы построения релейных схем основываются на использовании существующих подходов к проектированию исполнительной части релейных схем и должны состоять из:

- типовых схемных узлов ( функциональных блоков), соединенных по плану станции, выполненных в виде реле свободного монтажа на релейных стативах;

- схем общих комплектов, назначением которых являются получения необходимых выдержек времени при отмене маршрутов, искусственного размыкания стрелочных секций, обеспечение мигающей индикации, реализация ответственных команд вспомогательного режима и т.п.;

- других схем увязки с оборудованием локальной автоматики.

Принципы привязки КТС УК к исполнительным схемам ЭЦ-МПК-У и контролируемым объектам ЭЦ осуществляется путем подключения контролируемых цепей к входным цепям устройств сообщения с объектами (УСО) матричного ввода УМВ-64/8-S. Снятие информации о состоянии объектов может осуществляться как по переменному, так и по постоянному току. Привязка КТС УК к исполнительным схемам ЭЦ осуществляется путем подключения выходных цепей УСО по управлению к обмоткам реле, включение или выключение которых не приводит к нарушению условий безопасности.

Все условия безопасности движения реализуются схемами реле исполнительной группы.

Особенности построения электрических схем увязки по передаче и реализации ответственных команд во вспомогательном режиме и мер по исключению отказов КТС УК обеспечиваются для электрических схем вспомогательного режима управления, к которым относится схема вспомогательного перевода стрелки при ложной занятости рельсовой цепи; схема выключения группового замыкания стрелок; схема искусственного размыкания секций; схема включения пригласительного сигнала; схема аварийного изменения направления; схема аварийного открытия переезда; схема искусственной дачи прибытия при ПАБ; схема размыкания района местного управления во вспомогательном режиме; схема двойного снижения напряжения на лампах светофоров; схема группового размыкания перегона при АБТЦ. С этой целью управляющие выходы (ключи) постоянно контролируются, что дополнительно вводятся контрольными УСО (т.н. "виртуальный" контроль) и включаются в исполнительные цепи через контакты реле ответственных команд, которое срабатывает при выполнении определенного ряда условий и операций.

1.2.2 Характеристики и основные принципы системы РПЦ « Диалог-Ц»

Релейно-процессорная централизация стрелок и сигналов системы «Диалог-Ц» предназначена для управления движением поездов и маневровой работой на станции и прилегающих к ним перегонах, а также для управления другими объектами СЦБ, связи и энергоснабжения, вместе с исполнительным оборудованиям ЭЦ, с соблюдением требований безопасности движения поездов.

РПЦ « Диалог-Ц» представляет собой комплекс микропроцессорных и релейных схем, которые обеспечивают установку, замыкание и размыкание маршрутов на станции, управление объектами СЦБ, связи и энергоснабжения, при соблюдении требований безопасности движения поездов, путем проверки выполнения необходимых взаимозависимостей микропроцессорными (программно), и релейными схемами (аппаратно), выполненными согласно принципам, принятым в существующих оборудованиях ЭЦ.

РПЦ « Диалог-Ц» реализует маршрутный режим управления стрелками и сигналами на станции без использования релейной наборной группы, обеспечивает телеуправление с соседней станции, выполнение функций линейного пункта диспетчерской централизации без применения дополнительного оборудования и схем увязки, а также замену пульт-табло на АРМ ДСП [6] .

РПЦ « Диалог-Ц» выполняет стандартный набор функции контроля положения стрелок, свободности участков и направление движения на перегонах и отображение на экране монитора.

В РПЦ « Диалог-Ц» интегрированы функции линейного пункта систем ДЦ и ДК; исполнительного пункта телеуправления с соседней станции; постовой аппаратуры МАЛС (на больших станциях). РПЦ « Диалог-Ц» исключает установку встречных маршрутов на участок пути или секцию в горловине станции; маршрута, или продолжение другого установленного маршрута, при погасшем сигнале, который пересекает ограждаемый установленный маршрут; маршрута к погасшему сигналу, если продолжение этого маршрута будет пересекать уже установленный маршрут; маршрутов, которые включают стрелки, переданные на местное управление; маршрутов при включении УТС.

При наличия «стрелки в пути» после реализации поездного маршрута на путь встречное открытие маневровых сигналов в середине пути исключено; возможность открытия маневровых сигналов, которые ограждают такую стрелку, хранится до прохода состава после остановки или подачи локомотива в голову состава.

При управлении сигналами в РПЦ « Диалог-Ц» исключается открытие поездного сигнала, если в маршруте есть любой занятый путевой участок (включая негабаритный), или открытие маневрового сигнала, если в маршруте есть занятая стрелочная секция;

РПЦ « Диалог-Ц» обеспечивает управление объектами при возникновении неисправностей с посылкой ответственных команд по специальному алгоритму.

Все действия по управлению неисправными объектами выполняются в режиме ответственных команд, защищенному кнопкой, устанавливаемой ДСП. В этом режиме обеспечивается посылка двух команд:

- первая ответственная исполнительная команда, которая посылает в течение вероятного регламентированного интервала времени, после нажатия на резервном пульте управления кнопки ответственной команды, причем в указанном интервале времени посылка других команд исключена;

- вторая ответственная исполнительная команда, которая посылает в течение определенного регламентированного интервала времени, после подтверждения приема первой ответственной исполнительной команды, причем в указанном интервале времени другие команды должны отсутствовать. РПЦ

«Диалог-Ц» осуществляет логический контроль действий ДСП и работы оборудования СЦБ. Логический контроль проводится на основе информации, которая автоматически снимается с оборудований СЦБ вводимой оперативной информации.

РПЦ « Диалог-Ц» также выполняются функции подсистемы логического выявления несоответствия зависимостей оборудования ЭЦ и АБ.

1.3 Анализ микропроцессорных систем централизации стрелок и сигналов

На сегодняшний день наиболее современными на железных дорогах мира являются микропроцесорные системы централизации стрелок и сигналов.

1.3.1 Характеристики и основные принципы системы ЭЦ-ЕМ

Система микропроцессорной централизации на базе УВК РА (ЭЦ-ЕМ) предназначена для централизованного управления средствами управляющей вычислительной техники объектами низовой и локальной автоматики - стрелками, светофорами, переездами и т.п. на железнодорожных станциях с учетом выполнения всех требований, предъявляемых Правилами технической эксплуатации железных дорог к оборудованиям электрической централизации стрелок и сигналов, в условиях высокой степени безопасности (не ниже релейных систем электрической централизации) [7].

Система ЭЦ-ЕМ осуществляет в реальном времени сбор, обработку и хранение информации о текущем состоянии объектов ЭЦ. На основании полученной информации реализуются технологические алгоритмы централизованного управления станционными объектами низовой и локальной автоматики с формированием и выдачей управляющих воздействий. При необходимости дежурному по станции (ДСП) могут выдаваться пояснительные сообщения о результатах процесса управления. Одновременно проводится беспрерывная диагностика состояния системы с формированием и оперативною передачей в ЭВМ рабочего места ДСП информации для отображения состояния объектов ЭЦ и результатов диагностирования микропроцессорных средств системы.

Управляющий вычислительный комплекс УВК РА является ядром системы ЭЦ-ЕМ и предназначенный для управления стрелками и сигналами в составе микропроцессорной централизации постового оборудования на станциях.

Централизованное управление станцией на базе УВК РА обеспечивается возможностью объединения в одном комплексе функций ЭЦ, связи с объектом и связи с оперативно-технологическим персоналом ( рабочие места дежурного по станции - АРМ ДСП, автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ - АРМ ШН, и др.). Организация связи УВК РА системы ЭЦ-ЕМ с объектами управления и контроля позволяет обеспечить до 56 контролируемых дискретных входов на один модуль ввода и до 48 управляемых дискретных выходов на один модуль вывода с общим суммарным ограничением по количеству модулей ввода и вывода на один шкаф до 19. Общее количество дискретных входов - 1080, выходов - до 790.

Контролируемые параметры являются дискретной информацией, которая принимает значение «0» или «1». В качестве датчиков используются контакты реле. Исходная управляющая информация выдается на обмотки реле с сопротивлением не менее 1600 Ом (например, Д3-2700, РЭЛ1-1600 или РЭЛ2-2400).

Решение комплекса задач в УВК РА системы выполняется непрерывно циклически. Время цикла - 1 секунда. Время реакции системы на любой внешнее воздействие составляет 1 - 2 секунды. Максимальное количество одновременное обрабатываемых системой усредненных маршрутов в любой стадии обработки (установка, поддержка, отмена маршрутов и т.д.) составляет не менее 15.

Основные функции управления и контроля реализуются в блоке БЦПУ, который входит в один из шкафов УВК РА. В свою очередь, блок БЦПУ содержит три одинаковых вычислительных канала, каждый из которых имеет 2 линии связи из двумя ЭВМ РМ ДСП ( до трех ЭВМ в составе ЭЦ-ЕМ), из которого ведется управления объектами централизации. Каждая ЭВМ физически связана из двумя разными вычислительными каналами. В процессе функционирования системы одна ЭВМ находятся в рабочем режиме, вторая - в горячем резерве, третья (если есть) - в холодном резерве. При больших районах управления допускается распределение станции на зоны управления с выделением самостоятельных комплектов органов управления и контроля для каждой из зон.

В зависимости от состояния системы различаются основной режим, вспомогательный режим и аварийный режим централизованного управления объектами.

В процессе функционирования УВК РА обеспечивает реализацию технологических алгоритмов с целью обеспечения высокой пропускной способности станции при обеспечении необходимых условий безопасности.

Оборудование электропитания системы ЭЦ-ЕМ на базе УВК РА предъявляют более жесткие требования к надежности системы энергоснабжения потому что она должна обеспечивать бесперебойное электропитание шкафов УВК РА и персональных ЭВМ рабочего места ДСП.

Организация питания релейного оборудования и напольных устройств системы ЭЦ-ЕМ аналогичная организации питания систем релейных централизаций. На станциях, где возможно одновременное пропадание напряжения во всех фидерах, должны применяться оборудования бесперебойного питания (УБП), что обеспечивают безперебойность электропитания на время отсутствия напряжения во всех фидерах за счет преобразования постоянного напряжения резервного источника питания в необходимую величину напряжения.

Энергоснабжение микропроцессорной части системы ЭЦ-ЕМ (шкафов УВК РА, ЭВМ РМ ДСП) осуществляется от источника бесперебойного питания (УБП), при этом питание каждого вычислительного канала УВК РА и соответствующей ПЭВМ РМ ДСП осуществляется от разных фаз.

1.4 Характеристики и основные принципы системы Ebilock - 950

Система централизации «Ebilock 950» разработанная специалистами шведской фирмы АВВ Даймлер-Бенц Транспортейшн (Adtranz) для управления стрелками, светофорами и другими объектами на станции и перегонах [8].

По требованию заказчика поставляется каждый из трех вариантов централизации Ebilock 750, 850 или 950. Вариант 750 предусматривает использование релейных схем для управления напольным оборудованием, модификация 850 имеет полностью бесконтактную технику, а 950 адаптированная к разным схемам управления напольным оборудованием: релейно-контактных и бесконтактных.

Централизация охватывает три уровне управления: первый уровень включает рабочие места дежурного по станции и технического персонала, второй уровень обеспечивает проверку логических условий безопасности, а третий - подключение датчиков и исполнительных оборудований.

Установление маршрутов происходит по помощи клавиатуры АРМ ДСП и контролируется на дисплее. Эти команды обрабатываются в компьютере зависимостей центральной обрабатывающей системы (ЦОС) [9].

Основной компьютер собирает, обрабатывает информацию и выдает команды для управления объектами. Резервный компьютер работает в горячем резерве: он обрабатывает информацию, но не формирует команд. Оба компьютеры беспрерывно обмениваются информацией и при выходе из строя основного, переключение на резервной происходит без задержки. Компьютеры через шлейф связи подключены к объектным контролерам, которые располагаются в модулях объектных контролеров (МОК). МОК устанавливаются в горловине станции и через контроллеры поддерживают информационный обмен с обеими компьютерами и между собой. Каждая петля связи объединяет до 15 компьютеров. Обрыв кабеля в одном месте не

приводит к нарушению связи: каждый концентратор имеет по два направления и выход из порядка одного не приводит к потери трудоспособности системы.

Центральный процессор «Ebilock 950» и система объектных контролеров есть основным звеном МПЦ. В системе МПЦ используется напольное оборудование и релейная аппаратура отечественного производства.

В состав МПЦ входят: центральный процессор (ЦП), аппаратура управления и контроля (2АРМ ДСП, АРМ ШН), оборудование электропитания, объектные контролеры, концентраторы связи на стативах ОК, приспособленных для установки указанных оборудований, релейное оборудование; напольное оборудование СЦБ.

Управление МПЦ осуществляется с автоматизированного рабочего места дежурного по станции (АРМ ДСП), созданного на базе промышленной ЭВМ. Работа МПЦ контролируется по отображению состояния объектов на дисплее АРМ ДСП, управления осуществляется дежурным по станции из клавиатуры АРМа.

Диагностика МПЦ и контроль технических параметров осуществляются с автоматизованного рабочего места электромеханика (АРМ ШН). Этот же АРМ позволяет анализировать протокол действий дежурного по станции и работы МПЦ.

Центральная обрабатывающая система (ЦОС) состоит из процессора «Ebilock-950», что обеспечивает логику действия МПЦ и условия безопасности движения поездов. Процессор Ebilock состоит из двух компьютеров. Один компьютер постоянно находится в работе, другой - в горячем резерве. В случае выхода из порядка основного компьютера немедленно включается резервный.

Компьютеры связаны через петли связи с концентраторами. При переключении компьютеров происходит автоматическая коммутация петель связи.

Главная цель ЦП состоит в обработке данных таким образом, чтобы обеспечить выполнение всех взаимозависимостей безопасным образом.

ЦП обеспечивают трансформацию команд от системы управления в приказы, которые безопасным образом передаются стрелкам, сигналам и другим оборудованиям; замыкание объектов в маршруте; искусственное и автоматическое размыкание маршрутов; другие функции централизации согласно ТЗ на систему МПЦ.

Основные и резервные компьютеры ЦП через модемы связаны с концентраторами связи.

Система связи построена таким образом, который при обрыве кабеля в одном месте информация продолжает поступать на каждый концентратор из разных мест.

Система объектных контролеров является частью системы МПЦ. Данная система осуществляет взаимодействие между компьютерной частью централизации с релейными оборудованием и напольным оборудованием.

Объектные контролеры (ОК) делятся на следующие типы: сигнальный, стрелочной, релейный.

Объектные контролеры системы «Ebilock 950» используют отечественные рельсовые цепи, светофоры, электроприводы, реле и дают возможность осуществлять увязку с системами автоблокировки, переездной сигнализации, кодированием рельсовых цепей, САУТ, и другими системами.

В состав АРМ ДСП и АРМ Шна входят промышленные компьютеры; по 2 цветных монитора, клавиатуры в промышленном выполнении; манипуляторы типа «мышь», принтеры, активные звуковые системы.

Работа МПЦ контролируется по отображению состояния объектов на дисплее АРМ ДСП, управления осуществляется дежурным по станции из клавиатуры АРМ. Команды ДСП, приказы центрального компьютера, состояние объектов, время и события автоматически регистрируются в журнале событий и могут быть распечатаны на принтере.

Диагностика МПЦ и контроль технических параметров осуществляются с автоматизованого рабочего места электромеханика (АРМ ШН). Этот же АРМ позволяет анализировать протокол действий дежурного по станции и работы МПЦ.

К центральному блоку обеспечения безопасности системы Ebilock - 850 может быть подключенное приблизительно 300 приборов управления объектами. В системе начального уровня Ebilock -950 возможно подключение до 100 приборов.

1.3.3 Характеристики и основные принципы системы МПЦ-И

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов МПЦ-И( далее МПЦ-И) предназначенная для централизованного управления оборудованием железнодорожной автоматики (стрелками, светофорами, переездами и т.п.) на железнодорожных станциях с целью организации движения поездов в условиях высокой степени безопасности средствами современной микропроцессорной техники.

МПЦ-И является функциональным аналогом релейной электрической централизации (ЭЦ), предназначенным для проектирования новых и реконструкции действующих ЭЦ. Цель создания МПЦ-И - перевод релейных систем ЭЦ на микропроцессорную элементную базу с сохранением правил управления оборудованиями СЦБ и действий дежурного по станции при обеспечении необходимой степени безопасности и безотказности. Дополнительно появляются новые функции ЭЦ в качестве нижнего уровня автоматизированной системы управления технологическим процессом, например: протоколирование, архивирование, формирование баз данных; возможности вывода на дисплей дополнительной информации; увязывание ЭЦ из АСУ верхнего уровня и т.п.

Дополнительные функции системы:

- круглые сутки функционирует в реальном масштабе времени и в наглядном виде отображает поездное положение, состояние объектов контроля и управление, действия дежурного по станции и электромеханика;

- непрерывно протоколирует действию эксплуатационного персонала по управлению объектами и всей поездной ситуации на станции и прилегающих к нее перегонах;

- предоставляет возможность индивидуального отсчета выдержки времени для каждого маршрута, который отменяется, и размыкания секции, индивидуальной выдержки времени для каждого светофора, который открывается, а также управление многопрограмной очисткам стрелок;

- выводит на экран монитора автоматизированного рабочего места ДСП разные сообщения о ходе технологического процесса;

- предоставляет возможность объединения нескольких зон управления.

Структурная схема МПЦ-И по расположению оборудования является централизованной и состоит из следующих составляющих частей:

- управляющий контролер централизации (УКЦ) с программой логики центральных зависимостей для осуществления маршрутизированных передвижений по станции;

- система гарантированного питания микроэлектронных систем СГП-МС;

- релейно-контактное оборудование;

- пульт резервного управления для прямопроводного управления стрелками при возникновении неисправностей обеих комплектов АРМ ДСП или УКЦ;

- напольное оборудование;

- основное автоматизированное рабочее место дежурного по станции (основной АРМ ДСП);

- резервное автоматизированное рабочее место дежурного по станции (резервный АРМ ДСП);

- автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ (АРМ ШН) для обеспечения возможности изъятого мониторинга состояния объектов МПЦ-И.

- телекоммуникационный шкаф ШТК, который обеспечивает роботу всех автоматизированих рабочих мест на станции (с полным автоматическим резервированием всей аппаратуры), предоставляет возможность простой увязки с каждой из внешних систем, в т.ч. ДЦ, АСУТП, а также обеспечивает информационную безопасность, протоколирования и архивирование работы оборудования и действий персонала;

Все центральные зависимости логики централизации реализует УКЦ. В составе УКЦ для повышения безопасности расположено два контроллера централизации (КЦ), которые параллельно выполняют программы на основе операционной системы реального времени. Управляющая программа МПЦ-И циклически с периодом 100мс опрашивает входы функциональных модулей контролеров с целью ввода информации о состоянии объектов контроля. Потом происходит обработка данной информации и с учетом команд управления оперативного персонала, которые вводятся с основного или резервного АРМ ДСП и принятых УКЦ с помощью ЛВС, формируется управляющие воздействия на объекты управления. В конце каждого цикла управляющей программы происходит восстановление выходов функциональных модулей контролеров. Сравнение управляющих воздействий, формированных каждым из контролеров, проводится по алгоритму «два из двух» с помощью оборудований сообщения с объектами (УСО).

Объектами управления и контроля УКЦ есть реле I-Го класса надежности, на основе которых выполненные схемы управления стрелками, светофорами и другими оборудованиями СЦБ. Релейные схемы не выполняют логических функций, а используются только как безопасные элементы силовой коммутации.

Для организации сетевых взаимодействий УКЦ и автоматизированных рабочих мест реализованная среда передачи данных на базе сети стандарта Ethernet 10/100 Base-T выполненной по топологии «звезда» и изолированной от внешних сетей.

В качестве узлового элемента примененный сетевой концентратор (Switch Ethernet 10/100Mb), к которому подключаются контролеры КЦ1, КЦ2, основной и резервный АРМ ДСП, принтер и АРМ ШНЦ с образованием лучей. Длина каждого луча сети не должна превышать 100 метров, за исключением соединения УКЦ со ШТК - не более 10 метров. Подключения осуществляется сетевым кабелем FTP.