Внедрение микропроцессорной системы централизации на станции Бурундай

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт одна из наиболее важных отраслей материального производства. Материальный характер транспортного производства - это то общее, что объединяет транспорт с другими отраслями. Продолжая производственный процесс всех отраслей, транспорт связывает все отрасли, а также различные районы страны в единое народнохозяйственное целое.

Основной целью железнодорожного транспорта является обеспечение высокой пропускной и провозной способности, увеличение перерабатывающей способности станций при безусловном обеспечении безопасности движения поездов, а также повышение производительности и улучшения условий труда обслуживающего персонала [4].

Основной целью производственной практики является закрепление теоритических знаний, приобретение практических навыков и умения анализировать вопросы, касающиеся эксплуатации разных систем железнодорожной автоматики и телемеханики, систем микропроцессорной централизации и систем автоматизации и управления.

В соответствии с темой дипломной работы «Исследование возможности внедрения на станции Бурундай микропроцессорной системы централизации МПЦ» производственная практика проводилась на базе объединенной дистанции сигнализации и связи (ОШЧ-33) на станции Бурундай.

Станция Бурундай оборудована устройствами блочной маршрутно-релейной централизацией по альбому МРЦ-13.

Данная система эксплуатируется с 1984 года и имеет ряд существенных недостатков:

1. На каждые три статива блочного монтажа приходится один статив свободного монтажа, что усложняет эксплуатационное обслуживание такой системы.

2. Достаточно частыми бывают случаи потери контактов в штепсельных разъемах блоков. При их установке на статив гнутся контакты штепсельных розеток и нарушаются контакты в электрических цепях.

3. Система МРЦ-13 содержит большое число реле, контактов, предохранителей, контрольных ламп, паек и других элементов, которые могут являться источниками неисправностей.

4. Основное число отказов приходиться на предохранители, потери контактов в штепсельном разъеме блока, обрывы в цепи на контакте реле и плохая регулировка реле.

5. При большом количестве аппаратуры и сложности электрических схем электромеханик, не имея средств визуального контроля за работой централизации, затрачивает много времени на поиск и устранение отказов, что часто приводит к задержке поездов и сбою графика движения поездов.

Электрическая централизация позволяет в два раза повысить пропускную способность станций, сократить эксплуатационный штат работников и обеспечить безопасность движения поездов.

Надо иметь в виду, что технические решения и средства для МРЦ-13 разрабатывались в 60-х - 80-х годах прошлого века и к настоящему моменту явно устарели. Релейная элементная база, как средство построения электрической централизации, практически себя исчерпала. Попытки придания новых качественных показателей и расширения функций электрической централизации ведут к увеличению количества реле, потребляемой электроэнергии, затрат на эксплуатационное обслуживание, объемов проектных и монтажных работ и т.д [2].

Для исключения вышеуказанных недостатков на станции Бурундай предлагается внедрение микропроцессорной системы централизации (МПЦ) для исследования ее технических возможностей, которое позволит обеспечить повышение уровня безопасности движения, снизить затраты при производстве и эксплуатации, а также улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Основной целью применения микропроцессорной элементной базы является перевод релейных систем ЭЦ с сохранением правил управления устройствами СЦБ и действий дежурного по станции при обеспечении требуемой степени безопасности и безотказности.

Это обусловлено следующими причинами.

Во-первых, снижением эксплуатационных затрат на обслуживание микроэлектронных систем по сравнению с релейными, что даже при более высокой стоимости таких систем делает их внедрение экономически выгодным.

Во-вторых, более высокими эксплуатационными показателями микроэлектронных систем благодаря использованию резервирования отдельных элементов системы и развитой системы диагностики.

В-третьих, расширением функциональных возможностей систем за счет информационной поддержки оперативного персонала (нормативной и справочной информации) и простой интеграцией микроэлектронных систем ЖАТ в системы управления движением поездов более высокого уровня (ДЦ, центры управления ДП и т.п.) [4].

На сегодняшний день системы МПЦ являются востребованными, так как позволяют повысить уровень безопасности, занимают значительно меньше площади, потребляют меньше электроэнергии, уменьшают объем строительно-монтажных работ и снижают эксплуатационные расходы [4].

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧИ

1.1 Сравнительный анализ существующих систем

Применяемые на железнодорожном транспорте устройства автоматики и телемеханики включают: регулирование движение поездов на перегонах (электрожезловая система, полуавтоматическая блокировка, автоблокировка); устройства АТ, управляющие стрелками и сигналами на станции (электрическая и механическая централизация стрелок); диспетчерскую централизацию, объединяющую АБ и централизацию стрелок. Оснащенность этими устройствами таково, что железные дороги Казахстана имеют оптимальный уровень оборудования этими системами и могут обеспечить в два раза больший объем перевозок, чем в настоящее время [4].

Релейные контактные системы управления технологическим оборудованием используются уже много лет, благодаря неоспоримым преимуществам:

- простота схемы;

- возможность управлять большими токами и напряжениями с помощью относительно небольших управляющих сигналов;

- гальваническая развязка между цепями управления и нагрузки.

Однако в настоящее время сказываются недостатки таких систем:

- большие габариты управляющей части системы, связанные с большим количеством реле и их размерами;

- элементы релейной системы разнесены в пространстве (исполнительные устройства, шкаф с управляющей частью системы, пульт оператора), в связи с чем требуется большое количество соединительных проводов, это усложняет монтаж, обслуживание и ремонт системы;

- невысокая надежность контактных элементов, связанная с образованием электрической дуги при замыкании и размыкании контактов;

- переход на управление релейными элементами с помощью микроконтроллеров требует значительной перестройки схемы и введения дополнительных элементов, таких как транзисторные ключи для включения-выключения реле [9].

Тем не менее, актуальными являются вопросы интеграции РПЦ с типовыми ЭЦ релейного типа, эксплуатирующийся на сети. Это обусловлено рядом факторов, одним из которых, экономически важным, является использование ресурса эксплуатируемых систем. Обеспечивая высокие показатели безопасности, релейные системы не удовлетворяют современным требованиям по функциям автоматизации и трудно интегрируются в структуру управления из региональных диспетчерских центров. Применение на таких станциях РПЦ обеспечивает получение всех функциональных преимуществ МПЦ при минимальных затратах и безусловном соблюдении требований безопасности традиционным путем на реле первого класса.

Поэтому для оптимизации и улучшения качества перевозочного процесса с недавних пор на некоторых станциях РК взамен релейно-контактных систем применяются релейное-процессорные системы.

Неоспоримым преимуществом РПЦ систем является гибкость при расширении функциональных возможностей. В системах РПЦ протоколируется выполнение перевозочного процесса, что повышает объективность учета.

Средства диагностики, самодиагностики и удаленного мониторинга позволяют обнаружить предотказные состояния. Осуществляется прогнозирование технологического процесса и логический контроль работы системы, так и действий персонала. Новые системы легко интегрируются с вышестоящими системами (АСОУП, ГИД, АСУ СС) и подсистемами станции (КП ДЦ, КП ДК, устройствами пассажирской автоматики) посредством стандартных стыков вычислительных средств. Происходит поглощение систем АБ, ПАБ, оповещения работающих на путях, автоматического управления маршрутами, автоматической очистки стрелок, последовательного перевода стрелок, до минимума сокращаются аппаратные средства. Выполнение этих функций ориентировано на программную реализацию [9].

Учитывая вышеперечисленные преимущества релейно-процессорных систем, они являются гибридными, которые имеют ряд недостатков, делающих их использование экономически невыгодным и технически бесперспективным.

Среди таких недостатков:

- высокая материалоёмкость, большие капитальные затраты на строительство;

- высокий уровень эксплуатационных расходов - графиковая технология обслуживания, требующая большого количества квалифицированных ресурсов. Районы с ручным управлением стрелками, помимо этого, требуют значительного эксплуатационного штата и повышенные риски в части безопасности;

- большие временные и финансовые затраты при необходимости изменения маршрутов движения, путевого развития и т.п.;

- невозможность смены конфигурации системы при изменении интенсивности движения [9].

Значительная часть релейных систем имеет сверхнормативный срок эксплуатации, физически изношена. Особо следует отметить проблемы устойчивой работы рельсовых цепей при пониженном сопротивлении балласта, неисправностях элементов верхнего строения пути и хищениях медьсодержащих узлов напольного оборудования СЦБ.

Поэтому в современных условиях является актуальным переход от релейных контактных к бесконтактным схемам на логических элементах. Это позволяет снизить габариты системы. Как правило, релейная контактная система занимает один или даже насколько шкафов, для которых требуется место, подвод питания с относительно высокой мощностью источника, так как большое количество катушек реле потребляют относительно большой ток.

Сами шкафы должны иметь охлаждение в виде вентиляторов, в схему требуется водить искрогасящие элементы, демпферные выпрямительные столбы для борьбы с ЭДС самоиндукции, что еще больше увеличивает габариты. Система на бесконтактных элементах имеет меньшие габариты управляющей части, потребляет значительно меньшие токи и не требует дополнительных мер по повышению надежности.

Замена централизаций релейного типа микропроцессорной централизацией является объективной необходимостью обновления технологического процесса управления железнодорожными перевозками и работой структурных подразделений железнодорожного транспорта на основе применения информационных технологий. Микропроцессорная централизация служит связующим звеном между первичными источниками получения информации (подвижной состав, объекты СЦБ и др.) и системами управления перевозочным процессом более высокого уровня и позволяет осуществить увязку этих источников без дополнительных надстроек, что невозможно сделать при централизации релейного типа [9].

Микропроцессорная централизация обладает более высокими показателями надежности за счет использования возможностей электронных технологий и устройства 100% горячего резерва многих составных элементов, в то время как в централизации релейного типа имеется значительное количество элементов, отказ которых приводит к выходу из действия практически всей системы. Попытки осуществить дублирование или резервирование таких элементов являются дорогостоящими и существенных положительных результатов не дали.

Использование источников бесперебойного питания, которые не применялись в централизации релейного типа, повышает уровень надёжности микропроцессорной централизации. Использование дизель-генераторов, в том числе и автоматизированного типа, не позволяет избежать нарушений в работе устройств сигнализации при отключении внешнего электроснабжения, ввиду значительной инерционности системы запуска последних, что полностью реализовывает, хотя и на непродолжительное время, работу станции. Иногда в таких случаях требуется вмешательство технического персонала для восстановления нормальной работы устройств на станции, что крайне негативно отражается на организации движения поездов.

Наличие мощной системы самодиагностики позволяет выявлять предотказные состояние элементов централизации, контролировать все отказы с выводом их на мониторы автоматизированных рабочих мест оперативного и технического персонала.

В результате анализа систем электрической централизации построенных с применением различной элементной базы, с точки зрения обеспечения безопасности движения поездов, микропроцессорная централизация является более «безопасной» чем централизация релейного типа.

1.2 Перспективы развития систем ЭЦ

Дальнейшим развитием электрической централизации являются разработки компьютерных и микропроцессорных систем.

Последние несколько лет ведутся активное внедрение МПЦ (микропроцессорной централизации) на железных дорогах Казахстана.

Опыт эксплуатации первых систем МПЦ показал их эксплуатационные и технические преимущества перед релейными системами. Учитывая быстрые темпы развития и совершенствования микропроцессорной техники, снижение ее стоимости, можно утверждать, что с течением времени МПЦ станут основными системами станционной автоматики.

Общая безопасность и безотказность систем МПЦ более высока, чем у релейных ЭЦ. Применение микропроцессорной техники позволяет дополнить ЭЦ новыми функциями, сделать уровень системы более интеллектуальным.

При этом наметились следующие тенденции:

- включение МПЦ в общую систему управления движением поездов на участке или в районе;

- расширение зоны управления применением автоматической двусторонней связи между МПЦ и бортовой аппаратуры локомотива;

- организация автоматизированного сбора информации с других станций и подсистем для оптимизации принимаемых решений;

- накопление задаваемых маршрутов и автоматический выбор трассы маршрутов;

- автоматическая установка маршрутов в соответствии с текущим временем и графиком движения поездов;

- автоматическое управление устройствами пассажирской автоматики;

- автоматическая регистрация действий оператора и хранение в памяти ЭВМ всех поездных ситуаций за определенный отрезок времени;

- использование компьютерной системы в режиме советника для дежурного по станции и в качестве экспертной системы [4].

Упрощение процессов проектирования, изготовления, строительства и ремонта. Принципиальным отличием МПЦ от релейных систем является то, что алгоритмы централизации реализуются в них программным способом. Что позволяет легко настраивать типовое программное обеспечение для конкретной станции и создавать системы автоматического проектирования (САПР).

Изготовление и строительство МПЦ упрощается, так как в них исключается большой объем монтажных работ, неизбежный для релейных систем. Система образуется обычно из типовых вычислительных блоков, оформленных в виде БИС, и имеет малые размеры. Поэтому не нужно строить дорогостоящие посты централизации. Для облегчения процессов ремонта МПЦ снабжают развитой системой технического диагностирования и выполняют в виде контроле пригодных систем с индикацией отказов [16].

Уменьшение стоимости и затрат дефицитных материалов. При разработке новых релейных систем ЭЦ наблюдалась увеличение стоимости и расхода дефицитных материалов. В то же время наблюдается уменьшение стоимости устройств микропроцессорной техники (при одновременном расширении их функциональных возможностей). Результатом "пересечения" этих двух тенденций является экономическая перспективность применения МПЦ.

Одним из важнейших возможностей внедрения систем с использованием микропроцессорной централизации является создание технических решений, которые позволяют увязать МПЦ практически со всеми основными системами СЦБ, применяемыми на сети железных дорог РК.

В новых и модернизируемых технических решениях особое внимание уделено защите от перенапряжений и грозовых разрядов. Аппаратура МПЦ разработана с учетом мировых тенденций развития электроники, системотехники, программного обеспечения и конструктивных решений, чтобы предоставить заказчику максимальную защиту от морального и технического старения системы. Кроме того, МПЦ непрерывно совершенствуется.

Очень большую роль в Казахстане играет железнодорожный транспорт. Самое большое количество станций стыкуются с Россией их насчитывается одиннадцать, две с Узбекистаном и по одной с Китаем и Киргизией. Особенно связаны между собой железнодорожные системы Казахстана и России. По этой системе осуществляется доставка из России в Казахстан. Это обусловлено тесными экономическими и торговыми связями двух соседних держав. В соответствии с планам развития транспортной системы Казахстана предусмотрено, что до 2015 года в республике будет проложено 1600 километров новых железнодорожных артерий, а 2700 километров уже существующих дорог будет электрифицировано. Поэтому для повышения пропускной и перерабатывающей способности станции необходимо внедрять системы электрической централизации с применением микропроцессорной базы [16].

Назначением систем МПЦ является централизованное управление стрелками, сигналами, переездами и т.д. на железнодорожных станциях средствами управляющей вычислительной техники с целью организации движения поездов с уровнем безопасности и безотказности.

В настоящее время системы МПЦ (МПЦ-2, Ebilock-950, МПЦ-И) внедрены на некоторых станциях магистральных железных дорог АО «НК «КТЖ».

Микропроцессорная система централизации стрелок и сигналов МПЦ-2 предназначена для управления стрелками, сигналами и другими объектами СЦБ на железнодорожных станциях с маневровой работой при любых видах тяги. Система МПЦ-2 может применяться на малых, средних и крупных станциях (узлах, раздельных пунктах и разъездах) с поездными и маневровыми передвижениями магистрального железнодорожного транспорта.

Система микропроцессорной централизации МПЦ-2 на базе УВК ЭЦМ предназначена для централизованного управления средствами управляющей вычислительной техники объектами низовой и локальной автоматики -стрелками, сигналами, переездами и т.д. на железнодорожных станциях с учетом выполнения всех требований, предъявляемых ПТЭ к устройствам электрической централизации стрелок и сигналов, в условиях высокой степени безопасности (не ниже релейных систем электрической централизации).

В качестве объектов низовой и локальной автоматики в системе МПЦ-2 применяется существующее напольное оборудование - стрелочные электроприводы, светофоры, рельсовые цепи, переезды и т.п., а также постовое оборудование существующих систем перегонной автоматики автоблокировок и полуавтоматических блокировок.

Система МПЦ-2 является системой с централизованным размещением аппаратуры и поэтому должна эксплуатироваться в климатических, сейсмических, электромагнитных и других условиях, которые имеют место в помещениях постов ЭЦ.

Система МПЦ-2 по расположению аппаратуры является централизованной. На посту ЭЦ располагаются:

- технические средства рабочего места дежурного по станции;

- управляющий вычислительный комплекс УВК ЭЦМ;

- постовые релейно-контактные устройства управления объектами ЭЦ, а также релейной перегонной автоматики.

Система МПЦ-2 предусматривает решение средствами микропроцессорной техники как задач управления и контроля объектами СЦБ на станции с рабочего места дежурного по станции, так и задач по соблюдению всех зависимостей стрелок и сигналов с целью обеспечения безопасности движения поездов.

Система централизации Ebilock-950 является расширяемой электронной и компьютерной системой, предназначенной для обеспечения безопасности движения поездов. Система разработана для управления станциями с любыми типами путевого развития независимо от их размера и используемых перегонных устройств.

МПЦ Ebilock-950 разработана для управления стрелками, светофорами и другими объектами на станции и перегоне на основании технического задания.

МПЦ Ebilock-950 предусматривает использование напольного оборудования СЦБ, кабелей, шкафов для размещения процессорного оборудования и объектных контроллеров, программного обеспечения для автоматизированного рабочего места дежурного по станции (АРМ ДСП), а также реле и релейных стативов российского производства. Аппаратные средства МПЦ Ebilock-950 (центральный процессор, объектные контроллеры, концентраторы информации, персональные компьютеры для автоматизированных рабочих мест дежурного по станции и электромеханика) применяются импортного производства [9].

Системное программное обеспечение центрального процессора, автоматизированного рабочего места электромеханика и система объектных контроллеров МПЦ Ebilock-950 адаптированы совместным российско-шведским коллективом специалистов применительно к техническим условиям и технологии работы российских железных дорог.

Прикладное программное обеспечение состоит из двух составляющих:

- программного обеспечения, разрабатываемого в качестве типового, для реализации различных функций МПЦ Ebilock-950, составляющих основу компьютерной централизации;

- программного обеспечения, разрабатываемого при проектировании каждого конкретного объекта (станция, перегон) в зависимости от его конфигурации, на основе ранее разработанных типовых решений.

МПЦ Ebilock-950 предназначена для управления стрелками, светофорами, переездной сигнализацией на станциях и прилегающих к ним перегонах и в сравнении с централизацией стрелок и сигналов релейного типа.

С помощью МПЦ Ebilock-950 можно осуществлять управление проходными светофорами и переездной сигнализацией на перегонах. В этих случаях путевые приёмники перегонных рельсовых цепей располагаются на станции.

МПЦ Ebilock-950 допускает увязку со всеми существующими перегонными устройствами СЦБ, а также функционально совместима с управляющими и информационными системами более высокого уровня [2].

МПЦ-И предназначена, для реконструкции действующих и строительства новых станций любого класса со всеми видами поездной и маневровой работы. Система обладает развитыми коммуникационными средствами и гибкой архитектурой. Это позволяет интегрировать в МПЦ-И смежные системы железнодорожной автоматики (например, переездную сигнализацию, полуавтоматическую и автоматическую блокировки, линейные пункты ДЦ, центры радиоблокировки), использовать современные сети передачи данных, обеспечивать работу информационных систем верхнего уровня и создавать экономически оправданные конфигурации системы для станций различных классов.

Система МПЦ-И оснащена резервируемой системой управления и визуализации на базе компьютеров с клавиатурами и мониторами (либо проекционной установкой, в зависимости от размеров станции). При неисправностях управляющего контроллера централизации или АРМ дежурного по станции может использоваться пульт прямо проводного управления. В режиме резервного управления происходит аппаратное блокирование управляющих воздействий УКЦ.

Для большинства систем МПЦ проектирование программы логики (так называемой адаптационной части) требует значительного времени (в общем случае около одного-трех месяцев). Кроме того, критичность возможных ошибок приводит к необходимости значительного увеличения времени проверок. Как правило, к проектированию адаптационной части допускаются люди с уровнем знаний экспертов не только в области СЦБ, но и программирования.

В МПЦ-И реализована возможность проектирования станции при помощи расстановки унифицированных программных блоков по географическому принципу (т.е. по плану станции, как это делается в БМРЦ), но без использования струн и схем свободного монтажа. При этом не нужны также таблицы маршрутизации, соответствия и враждебности. Срок проектирования адаптационной части программы для станции в 30 стрелок при этом силами одного обученного специалиста со средней квалификацией составляет всего одну-две недели. Более того, при необходимости возможно также перепроектирование логики силами соответствующим образом обученного персонала заказчика.

МПЦ-И удачно сочетает в себе ряд важных потребительских качеств.

Во-первых, она разработана в соответствии с российскими требованиями безопасности, которые не уступают требованиям CЕNELEC уровня SIL4.

Во-вторых, является одной из наиболее компактных и энергетически эффективных МПЦ.

В-третьих, обладает развитыми коммуникационными средствами и гибкой архитектурой, что позволяет интегрировать в МПЦ смежные системы железнодорожной автоматики, использовать современные сети передачи данных и создавать экономически оправданные конфигурации системы для станций различных классов. И наконец, заложенные в МПЦ-И схемные, программные и конструктивные решения позволили минимизировать как стоимость внедрения, так и эксплуатационные расходы.

В результате система МПЦ-И экономически эффективна не только на магистральных железных дорогах, но и на подъездных путях промышленных предприятий.

МПЦ-И реализует все функции централизации, необходимые для безопасного управления движением поездов, как на отдельной станции, так и на участке дороги.

- на базе аппаратно-программного комплекса МПЦ-И возможно создание единого центра управления движением на участке с организацией удаленного управления, интеграции с ДЦ и СТДМ, увязки с центрами радиоблокировки, развитием интеллектуальных функций.

- программная интеграция обеспечивается вычислительным комплексом, использующим клиент-серверную архитектуру. Благодаря этому создаются информационно-управляющие системы любой конфигурации и сложности.

В МПЦ-И применяется высоконадежный комплекс технических средств, разработанный по техническому заданию НПЦ «Промэлектроника» и использующий специализированную безопасную схемотехнику, а также операционную систему реального времени.

1.3 Обоснование выбора системы ЭЦ

В хозяйстве сигнализации, централизации и блокировки отмечается износ технических средств, медленное внедрение современных технических средств и технологий.

Структура существующих технических средств ЖАТ на Казахстанских железных дорогах сформировалась, в основном, в период 1965-1985 года. Потребности в увеличении пропускной способности были обеспечены за счет увеличения объемов оснащения участков железных дорог устройствами автоматической блокировки, диспетчерской централизации, полуавтоматической блокировки, оборудования станций устройствами электрической централизации, электрификации железных дорог, строительства новых линий и вторых путей [16].

Практически все эксплуатируемые средства, введенные до 1990 года, по своему качественному уровню не удовлетворяют современным требованиям комплексной автоматизации перевозочного процесса, сдерживают массовое внедрение информационных технологий, не обеспечивают внедрение безлюдных технологий по их обслуживанию, не всегда совместимы с системами среднего и верхнего уровня автоматизации перевозочного процесса, не обеспечивают снижение эксплуатационных затрат.

Большой объем устройств с истекшим сроком службы, низкая надежность элементной базы, отсутствие средств диагностики ведет к росту эксплуатационных затрат на их содержание и обслуживание и эксплуатационных затрат, связанных с перевозочным процессом.

Существующая структура и состояние технических средств ЖАТ является сдерживающим фактором при решении задач по структурной реорганизации железнодорожного транспорта и снижения эксплуатационных расходов в АО «НК «КТЖ» [9].

В последние годы назрела необходимость внедрения микропроцессорных и релейно-процессорных ЭЦ, наиболее полно отвечающих задачам создания интегрированной системы управления, т.к. они вобрали в себя функции линейного пункта диспетчерской централизации, автоблокировки на прилегающих перегонах, переездной сигнализации.

Данные системы имеют самодиагностику, легко стыкуются с любыми аппаратной-программными комплексами для создания единой автоматизированной системы управления. Решают вопросы бесконтактного управления стрелками и сигналами.

Минимальное количество релейной аппаратуры позволяет говорить о реальном сокращении, как штата, так и эксплуатационных расходов, но достигаться это должно в совокупности с внедрением новой технологии технической эксплуатации: созданием фирменных и сервисных центров, организации удаленного мониторинга и администрирования технических средств ЖАТ.

Цели создания системы микропроцессорной централизации:

- улучшение организации работы дежурного по станции (ДСП), интенсификация использования технических средств централизации, уменьшение количества релейной аппаратуры должны привести к снижению эксплуатационного штата, снижению потребляемой мощности, сокращению численности ДСП (при организации телеуправления с соседней станции и организации объединенных рабочих мест).

- выполнение функций проверки взаимозависимостей стрелок и сигналов при задании маршрутов должно привести к сокращению количества релейной аппаратуры. Замена пульт-табло на монитор должна привести к снижению количества отказов в светотехнике. Резервирование и организация контроля устройств должны привести к повышению надежности устройств.

- должны сократиться производственные площади, занимаемые аппаратурой, а также объемы и сроки проектирования, строительства и пуско-наладочных работ.

- система должна позволить проводить диагностику, как самой системы, так и элементов напольного оборудования с контролем состояния, регистрацией неисправностей и отказов, должна привести к повышению показателей готовности системы.

- система должна позволить проводить сопряжение и обмен данными с системами такого же или верхнего уровня, например, с системой диспетчерского контроля (ДК), диспетчерской централизацией (ДЦ), системами слежения за номерами поездов, информационными пассажирскими, системами оповещения работающих на пути, и т. д.

- минимальное количество изменений в аппаратной части системы и программного обеспечения должно проводиться только для адаптации под существующую топологию станции. Система должна приводить к значительному упрощению изменений схем при изменении путевого развития станции. Все это должно удешевить проектирование и сократить сроки ввода в эксплуатацию МПЦ.

- МПЦ должна привести к улучшению условий и культуре труда, снижению загрузки ДСП и электромехаников [2].

Для станций Бурундай, расположенной на участке с интенсивным движением поездов, в лучшей степени подходит система с резервированием и возможностью горячей замены отказавших элементов.

Поэтому в данной дипломной работе рассматривается внедрение микропроцессорной централизации стрелок и сигналов (МПЦ) взамен традиционной релейной электрической централизации (ЭЦ), поскольку из всех систем СЦБ микропроцессорная централизация наиболее капиталоемкая и является базовой системой, объединяющей все остальные системы железнодорожной автоматики и телемеханики.

Для обоснования выбора системы ЭЦ на станций Бурундай, в таблице 1.1 приведены технические характеристики эксплуатируемых систем МПЦ на сети железных дорог РК.

Дополнительно приобретаются новые функции ЭЦ в качестве нижнего уровня автоматизированной системы управления технологическим процессом, таким как протоколирование, архивирование, формирование баз данных; возможности вывода на дисплей дополнительной информации; увязки ЭЦ с АСУ верхнего уровня и т.п.

Таблица 1.1- Преимущества и недостатки микропроцессорных систем

№	Наименование системы	Преимущества	Недостатки
1	2	3	4
1	МПЦ-2	-устройства подключения к внешним каналам связи оснащены средствами защиты от вирусного заражения и несанкционированного доступа; - работы по обслуживанию блоков УВК ЭЦМ, производятся без прекращения работы; -осуществляется автомати- ческое диагностирование, позволяющее определить неисправность с точностью до функционального блока (модуля). - на мониторы АРМ ДСП и АРМ ШН выводится информация о нарушениях нормальной работы системы. - блоки модулей УВК ЭЦМ оснащены световой индикацией, указывающей их техническое состояние.	Для релейной части, критерием опасного отказа является: - самопроизвольное за мыка ние контактов реле 1 класса при отсутствии питания на обмотках реле; - неразмыкание фрон- товых (замыкающих) контактов реле 1 класса при снятии питания с обмоток реле; - сообщение одного вывода обмотки реле внутрипостовых схем с плюсовым полюсом станционной батареи при постоянной подаче минусового полюса на другой вывод обмотки; - сообщение исполни- тельного устройства напольного оборудования с двумя полюсами постороннего источника питания.
2	«Ebilock-950»	- высокий уровень на- дёжности; - меньшая энергоёмкость; - возможность непрерыв-ного архивирования; - встроенный диагности-ческий контроль; - значительно меньшие габариты оборудования; - возможность замены на станциях централизаций устаревшего типа без строительства новых постов ЭЦ;	- ведение и хранение протокола на персональной ЭВМ АРМа МПЦ может привести к потере информации в случае выхода из строя жесткого диска машины; - наличие двух файлов протоколов осложняет процедуру обработки их программными средствами;
3	МПЦ-И	- непрерывное протоко-лирование действий эксплуатационного персонала по управлению объектами и всей поездной ситуации на станции и прилегающих к ней перегонах; - вывод на экран монитора различных сообщений о ходе технологического процесса; - управление многопрог-раммной очисткой стрелок; - независимость отказов в однотипных элементах функционально избыточных структур; - защита системы от сбоев и отказов; - исключение возможности накопления отказов; - контроль правильности работы программного обеспечения.	- невозможность управ-ления объектами при отказе модуля ввода-вывода, управляющего этими объектами. Это снижает общую надежность системы; - размещение является вблизи объектов управления МПК стрелок, светофоров и переездов, это требует расхода: кабельной продукции и защиты напольных устройств от возможных хищений и вандализма; - резкое изменение погоды приведет к нарушению нормального режима.

Несмотря на вышеперечисленные недостатки в таблице 1.1 внедрение системы МПЦ-И реализует все функции централизации, необходимые для безопасного управления технологическим процессом на станции Бурундай.

МПЦ-И является функциональным аналогом блочно-релейной электрической централизации, предназначенным для проектирования новых и реконструкции действующих ЭЦ.

Цель создания МПЦ-И - перевод релейных систем ЭЦ на микропроцессорную элементную базу с сохранением правил управления устройствами СЦБ и действий дежурного по станции при обеспечении требуемой степени безопасности и безотказности.

Встроенная автоматическая подсистема измерений сопротивлений изоляции и других электрических параметров постовых устройств позволяет использовать систему МПЦ-И в качестве средства измерения или мониторинга параметров устройств СЦБ (в том числе удаленного).

Реализуя широкий спектр функций, МПЦ-И является одной из самых компактных централизаций. Если нет возможности построить здание поста, можно разместить аппаратуру МПЦ-И в транспортабельных модулях, а также в высвобождаемых помещениях уже имеющихся зданий.

Наличие системы автоматизированного проектирования позволяет: во-первых, в несколько раз сократить трудоёмкость проектирования; во-вторых, обученный эксплуатационный персонал, имеющий соответствующие права, может самостоятельно и оперативно вносить коррективы в программное обеспечение МПЦ-И при изменении проекта путевого развития на станции.

Работа по адаптации МПЦ-И достаточно проста благодаря дружественному интерфейсу САПР, хотя и требует определенных специфических знаний и ответственности.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика станции

Станция Бурундай оборудована устройствами блочной маршрутно-релейной централизацией по альбому МРЦ-13.

Станция находится на автономном управлении с контролем на пульте ДНЦ участка Алматы-Отар состояния путей, участков приближения и направления движения на перегонах Бурундай-Алматы и Бурундай-Аксенгир, положения входных и выходных сигналов.

Станция Бурундай имеет три подхода:

- со стороны ст. Алматы 1- двухпутный, оборудован кодовой автоблокировкой переменного тока с односторонним движением по каждому пути, электрифицированный электротягой переменного тока 50 Гц;

- со стороны ст. Аксенгир - двухпутный, оборудован кодовой автоблокировкой переменного тока с двухсторонним движением по каждому пути, электрифицированный электротягой переменного тока 50 Гц;

- со стороны ТЭЦ-2 - однопутный, устройствами СЦБ не оборудован.

На станции Бурундай минимальная полезная длина приемо-отправочных путей 894 м; тип стрелочных приводов СП-6 и Р80 Alstom; тип рельсов Р65 - по главным, и Р50 - по боковым путям, с маркой крестовины стрелочных переводов 1/11 и 1/9.

Стрелок всего - 32, в том числе: с крестовиной НПК - 8 (стр. № 9, 11, 13, 15, 16, 22, 26, 32) - изменена нумерация стрелок на 9/9с, 11/11с, 13/13с, 15/15с, 16/16с, 22/22с, 26/26с, 32/32с и стрелки 9,11, 13, 15, 16, 22, 26, 32 становятся ведомыми.

В централизацию включены светофоров - 44, в том числе:

- поездных - 17;

- маршрутных - 2;

- маневровых - 25.

Все светофоры - линзовые, управляются дежурным по станции с пульт-манипулятора.

Для осуществления взаимозависимости стрелок и сигналов на станции все приемо-отправочные пути, участки пути, стрелочные секции оборудованы рельсовыми цепями переменного тока 25 Гц. Так как станция частично электифицировано электротягой переменного тока 50 Гц, для защиты рельсовых цепей от влияния тягового тока, установлены дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 и 2ДТ-1-150. Всего по станции установлены дроссель-трансформаторов - 32 шт.

Пост электрической централизации (ЭЦ) расположен на оси централизации.

2.2 Схематический план станции

Схематический (однониточный) план станции Бурундай представляет собой немасштабное однолинейное изображение путей, стрелок, светофоров, изолирующих стыков (ИС) и других объектов станции с соблюдением их взаимного расположения и пропорций в длинах путей и является основным документом для проектирования электрической централизации.

Исходными данными для разработки схематического плана станции Бурундай являются материалы изысканий проектной организации, масштабный план и профиль станции, а также существующий схематический план.

На основании схематического плана определяют эксплуатационно-технические требования к электрической централизации, а также объем работ и требуемое финансирование по ее строительству.

На однониточном плане изображено:

- путевое развитие станции - железнодорожные пути в однониточном изображении, централизованные и нецентрализованные стрелки с указанием типа рельсов и марки крестовины, сбрасывающие остряки, тормозные упоры, подходы к станции, примыкания подъездных путей и др.;

- стрелочные электроприводы (СП);

- изолирующие стыки, изолированные и неизолированные станционные пути, стрелочные и бесстрелочные путевые участки;

- светофоры с указанием конструкции (карликовые, мачтовые, консольные) и расцветки огней;

- релейные и батарейные шкафы;

- переезд в пределах станции, а также перегонные устройства, требующие увязки со станционными устройствами;

- маневровые колонки, будки, посты и вышки с вариантами местного управления;

- места размещения служебно-технических зданий (пассажирского здания, постов электрической, горочной и маневровой централизации, транспортабельных модулей, пунктов технического обслуживания, а также других строений);

- пассажирские и грузовые платформы и искусственные сооружения (мосты, путепроводы и т. д.), влияющие на производство кабельных работ и монтаж устройств СЦБ;

- высоковольтные линии автоблокировки и линии продольного электроснабжения в местах установки разъединителей и питающих трансформаторов;

- электрифицированные пути, тяговые подстанции, места подключения питающих линий с указанием максимального тока, воздушные промежутки и нейтральные вставки контактной сети;

- основные трассы кабелей СЦБ;

- ординаты напольных объектов от оси поста ЭЦ.

Построение однониточного плана заключается в последовательном нанесении на чертеж условными обозначениями путевого развития станции, делении его на изолированные секции, нумерации путей и стрелок, определении мест установки светофоров, расчете ординат устройств СЦБ.

После нанесения на план путевого развития произведено разбивка станции на изолированные участки, которую выполнены в следующей последовательности:

- устанавливаются ИС, отделяющие станцию от перегона;

- выделяются рельсовые цепи главных и приемо-отправочных путей станции;

- вводятся ИС, выделяющие бесстрелочные участки пути за входными светофорами, а также участки пути, удобные для производства маневровой работы;

- устанавливаются ИС, отделяющие нецентрализованную зону (грузовые дворы, депо, тупиковые и подъездные пути); при этом следует отметить, что путевое развитие тяговых подстанций, путей отстоя пожарных и восстановительных поездов, а также классных вагонов является объектом централизации;

- на входе в зону централизации с подъездных путей выделяется короткая рельсовая цепь (25 м) для контроля подхода составов с подъездных путей;

- как правило, в отдельную рельсовую цепь выделяется каждая из стрелок стрелочной улицы;

- устанавливаются ИС, обеспечивающие одновременные параллельные передвижения (стыки между стрелками съездов, параллельно расположенными съездами и т.п.);

- выполняется анализ полученных разветвленных рельсовых цепей на количество стрелок (не более трех одиночных или двух перекрестных стрелок) и наличие центров секций; при необходимости устанавливаются дополнительные ИС, причем желательно, чтобы число изолирующих стыков по главным путям было минимальным.

Следующим этапом выполнена расстановка поездных и маневровых светофоров, которую, как правило, ведены так:

- на границе станции в створе с изолирующими стыками устанавливаются входные светофоры;

- на двухпутных линиях для приема поездов, движущихся по неправильному пути, в створе с основными устанавливаются дополнительные входные сигналы; при невозможности обеспечения габарита они размещаются с левой стороны; при новом проектировании по конструкции такие светофоры делаются мачтовыми;

- с приемо-отправочных путей с учетом их специализации устанавливаются выходные светофоры; допускается установка группового выходного светофора для нескольких путей, кроме главных; такие светофоры дополняются маршрутными указателями номера пути, с которого разрешается отправление;

- при наличии на станции нескольких парков с приемо-отправочными путями перед стрелочной зоной, разделяющей последовательно располагающиеся парки или пути устанавливаются маршрутные светофоры;

- при недостаточной видимости выходных и маршрутных светофоров устанавливаются повторительные светофоры;

Маневровые светофоры устанавлены:

- со специализированных приемо-отправочных путей;

- для въезда на станцию из нецентрализованных зон;

- для ограждения стрелок, примыкающих к приемо-отправочным путям;

- со всех бесстрелочных участков пути в горловинах станции;

- в горловине станции для исключения перепробега при маневровой работе.

Далее произведены нумерация стрелок и наименование светофоров и путей.

Стрелки нечетной горловины станции пронумерованы нечетными номерами (1, 3, 5…) в направлении от перегона к оси поста ЭЦ. При этом стрелки съездов и стрелочных улиц должны имеют непрерывную нумерацию (например, 7, 9, 11 или 13/15, 17/19). Номера стрелок указаны с той стороны от оси пути, с которой предполагается разместить СП. Как правило, СП располагают с полевой стороны или со стороны широкого междупутья, исходя из соображений габарита, удобства монтажа, обслуживания, подвода кабеля и пневмообдувки. Аналогично произведены нумерация стрелок четной горловины.

Изолированные пути обозначены на плане порядковым номером с добавлением литеры П. Главные пути пронумерованы римскими цифрами (IП, IIП IVП): по нечетному направлению - нечетными, по четному направлению - четными; приемо-отправочные пути пронумерованы арабскими цифрами, начиная со следующего номера за номером главного пути; при этом пути, предназначенные для приема четных поездов, нумеруются четными цифрами (2П, 4П, 6П, 8П, 10П), а пути, предназначенные для приема нечетных поездов - нечетными цифрами (1П ,3П).

Номер пути и его специализация указываются на схематическом плане.

Названия бесстрелочных участков в горловине станции образованы из номеров стрелок, между которыми эти участки расположены.

Обозначения станционных светофоров приняты в соответствии с направлением движения поездов. Входные сигналы обозначаются заглавными буквами Н - светофор, регулирующий движение поездов в нечетном направлении, и Ч - в четном направлении. Обозначение дополнительных входных светофоров образуются добавлением буквы Д (НД, ЧД).

При наименовании выходных светофоров к литере направления движения Н (Ч) добавляется арабская цифра номера пути (в том числе и в том случае, когда путь нумеруется римской цифрой), с которого этот светофор разрешает движение (например, Н3, Ч2). Маршрутные светофоры обозначаются аналогично, но с добавлением литеры М (например, ЧМ4А). Маневровые светофоры принято обозначать литерой М с добавлением порядкового номера светофора, причем в четной горловине станции используются четные номера, а в нечетной - нечетные; нумерация маневровых светофоров производится от перегона к приемоотправочным путям.

Схематический план станции Бурундай приведен в демонстрационном листе 1.

2.3 Двухниточный план станции

Двухниточный план станции Бурундай составляется на основании схематического плана станции Бурундай, таблицы взаимозависимости стрелок, сигналов и маршрутов и является основным документом по оборудованию станции рельсовыми цепями и размещению напольного оборудования централизации.

Двухниточные планы станций составляют в определенной последовательности, обеспечивающей поэтапное выполнение однотипных операций, что позволяет предотвратить возможные ошибки.

На основании схематического плана станции вычерчивается в двух линейном изображении путевое развитие районов станции, которые оборудуются устройствами централизации. Для крупных станций допускается выполнять чертеж на нескольких листах по горловинам или по паркам.

На чертеж наносятся служебно-технические здания, переезды, пешеходные дорожки, искусственные сооружения, высоковольтные линии и другие инженерные коммуникации с указанием ординат от оси поста ЭЦ.

Производится расстановка стрелочных электроприводов, указываются их ординаты от оси поста ЭЦ.

• Сторонность установки электроприводов определяется с учетом необходимой ширины междупутья для их размещения, удобства обслуживания, условий прокладки кабелей и воздухопровода пневмообдувки. Предпочтительным является расположение привода с полевой стороны или со стороны широкого междупутья.

Затем на чертеж наносятся поездные и маневровые светофоры и указываются их ординаты. У соответствующих сигнальных огней светофоров цифрой 2 отмечаются используемые резервные нити ламп. Уточняется количество трансформаторных ящиков на мачтах светофоров, необходимое для размещения сигнальных трансформаторов.

На чертеж наносятся остальные релейные и батарейные шкафы, в том числе и шкафы электрообогрева стрелок, указываются их ординаты. Для релейных шкафов дополнительно указываются их наименование и тип, для батарейных шкафов тип и количество аккумуляторов, для шкафов обогрева - порядковый номер и номера обогреваемых.

При наличии двойного (местного) управления стрелками на план наносятся маневровые колонки, вышки с указанием их наименований, ординат и расстояний от путей.

Далее в соответствии со схематическим планом на чертеж наносятся изолирующие стыки, ограничивающие рельсовые цепи. Определяется необходимость установки приборов РЦ на ответвлениях разветвленных РЦ, при наличии электротяги составляется схема канализации тягового тока при наличии электротяги и определяются места установки дроссель-трансформаторов, междроссельных и между путных электротяговых соединителей.

Расположение питающих и приемных концов для не кодируемых РЦ с целью экономии кабеля, как правило, должно обеспечивать установку одноименных приборов у изолирующих стыков.

Следующим этапом является расстановка изолирующих стыков внутри стрелочных переводов. Наносятся на чертеж стрелочные или электротяговые соединители стрелок.

Все установленные на двухниточном плане приборы РЦ должны иметь наименование, указываемое рядом с прибором. Обозначение питающего или релейного конца РЦ для путевых ящиков или кабельных муфт и стоек производится путем использования соответствующих условных обозначений, а для дроссель-трансформаторов с помощью надписей “Т” или “Р”, располагаемых внутри колеи.

Наличие кодирования с данного конца РЦ отмечается буквой “К”, располагаемой внутри рельсовой колеи. Для тональных РЦ буквами “КСС” и “КЗО” у соответствующих стыков указывается наличие устройств контроля схода стыков или контроля занятия ответвлений.

Пунктирными линиями отмечаются участки пути с двойными стыковыми соединителями.

После составления кабельных планов на двухниточный план наносятся: магистральные трассы кабелей; разветвительные муфты с указанием наименования муфты, ее типа и ординаты; путевые ящики электрообогрева приводов.

Двухниточный план станции Бурундай приведен в демонстрационном листе 1.

2.4 Маршрутизация станции

При оборудовании станций устройствами автоматики и телемеханики следует учитывать специфические особенности организации движения поездов, связанные с возможностью нахождения и перемещения по путям одновременно нескольких подвижных единиц, а также с выполнением операций с грузами, с обслуживанием пассажиров, с формированием и расформированием составов, с их техническим осмотром и ремонтом. По станциям возможны поездные и маневровые передвижения. Передвижения по замкнутым в пути следования стрелкам называются маршрутизированными.

Маршрут представляет собой трассу следования поезда по станции при определенном положении (направлении) установленных и запертых стрелок при открытом светофоре, ограждающем данный маршрут. Передвижения по запертым стрелкам маршрута называют маршрутизированными.

Все маршруты делятся на поездные и маневровые. К поездным относятся маршруты: приёма, по которым принимают поезда с перегонов на станцию (разрешением вступления на станцию является разрешающее показание входного светофора); отправления, по которым отправляют поезда со станции на перегон (разрешением на отправление поезда является разрешающее показание выходного светофора); безостановочного пропуска по главным путям.

Маневровые маршруты обеспечивают: передвижение поездов в пределах станции с целью формирования составов, выезда локомотивов; передачу вагонов на грузовые дворы и так далее. Разрешением движения по маневровому маршруту служит разрешающее показание маневрового светофора [16].

Релейная централизация на промежуточной станции осуществляет управление стрелками и сигналами для организации движения поездов по поездным и маневровым маршрутам. Маршруты приема и отправления поездов устанавливают для всех приемо-отправочных путей станции в соответствии со специализацией путей. Разрешением движения по этим маршрутам являются разрешающие огни входных и выходных светофоров.