|
Crow indian
Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 44
Сообщений: 29,775
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5960 раз(а)
Репутация: 126089
|
Тема: АЛС с использованием резервного радиоканала передачи данных (АЛСР)
АЛС с использованием резервного радиоканала передачи данных (АЛСР)
Дипломная работа
Скачать
Цитата:
Введение.
Обеспечение безопасности движения поездов является наиболее важной задачей совершенствования технологического процесса перевозок пассажиров и грузов. Для ее успешного решения особое внимание необходимо уделить обеспечению машиниста локомотива необходимой и достаточной информацией о поездной обстановке, наличии ограничения скорости, маршруте движения, допустимой и целевой скорости движения в данной точке пути, а также координатах и других параметрах движения поезда.
Функции обеспечения машиниста локомотива информацией о поездной обстановке, контроля скорости, бодрствования и бдительности, формирования сигналов для регистрации на ленте локомотивного скоростемера до сих пор выполняет автоматическая локомотивная сигнализация типа АЛСН. При этом для передачи информации на локомотив используется всего три активных сигнала, а элементная база – электромагнитные реле, требует больших эксплуатационных затрат и не позволяет значительно повысить надежность аппаратуры и расширить ее функциональные возможности.
Министерством путей сообщения РФ была поставлена задача совершенствования существующей АЛСН с целью повышения ее надежности, а также дальнейшего развития новой системы АЛС с расширенной значностью и повышенной помехозащищенностью на основе новых принципов передачи информации. Такая система была разработана и проходила испытания на Московской дороге. По результатам испытаний была поставлена задача разработки комплексного варианта системы АЛС с применением микропроцессорной базы.
Структура локомотивных устройств комплексной системы АЛС получила наименование КЛУБ. Классические системы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), применяемые на железных дорогах - АЛСН и АЛС-ЕН - используют для передачи сигналов на локомотив рельсовую цепь. В данном дипломном проекте разрабатывается АЛС с использованием резервного радиоканала передачи данных(АЛСР). Эта система использует для передачи кодов АЛС радиоканал, решая задачи точного определения координат локомотива и доставки ответственных данных на локомотив по радио. Система позиционирования локомотива является частью АЛСР и использует совокупность показаний нескольких источников координатной информации – широко применяемых колесных датчиков пути и скорости (ДПС), спутниковых систем навигации (GPS/ГЛОНАСС) и системы точечного канала связи с локомотивом (ТКС-Л).
Для обеспечения непрерывного кодирования на всем протяжении железнодорожных путей в системе АЛСР применен универсальный цифровой радиоканал (УЦРК). В настоящий момент УЦРК системы АЛСР базируется на методах беспроводной широкополосной передачи данных (ШПД). Основу УЦРК составляет опорная радиосеть, построенная из ряда базовых станций, располагаемых вдоль путей в полосе землеотвода железной дороги. К опорной сети по проводным (в том числе волоконно-оптическим) каналам подключается постовое и напольное оборудование ЖАТ. Опорная сеть УЦРК транслирует ответственную информацию о поездной ситуации, показаниях сигналов и установленных станционных маршрутах на бортовое локомотивное оборудование. Способ сопряжения АЛСР со стационарными системами СЖАТ (автоблокировки, в том числе и централизованного типа; станционными ЭЦ, РПЦ и МПЦ) зависит от элементной базы и структуры последних. Разработан ряд устройств сопряжения с релейными, релейно-процессорными и микропроцессорными системами.
Внедрение системы АЛСР создаст техническую базу для перехода к следующему поколению систем автоблокировки, основанных на координатных принципах интервального регулирования движения поездов. Переход к системам управления движением поездов с использованием радиоканала позволит существенно сократить количество оборудования на перегонах и повысить пропускную способность за счет сокращения интервалов попутного следования и увеличения грузоподъемности поездов в результате отказа от ограничивающих тяговые токи изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов.
1. Аналитический обзор систем интервального регулирования по материалам российской и зарубежной прессы.
Бурное развитие микропроцессорных технических средств за последние 10 лет открыло широкие возможности коренного переоснащения отрасли железнодорожной автоматики и телемеханики.
Внедрение в 1984 году первого отечественного микропроцессорного комплекса автоматизации сортировочных горок послужило началом технического перевооружения СЖАТ на принципиально новой элементной базе.
За истекший период уже сменилось несколько поколений информационно-вычислительных средств, мини-ЭВМ, микро- ЭВМ, микроконтроллеров, средств диспетчеризации и др. В настоящее время разработчики нового поколения СЖАТ уже широко используют высокоинтегрированные одноплатные промышленные компьютеры, программируемые микроконтроллеры, устройства сбора и преобразования информации. Нашли широкое применение изделия и программные продукты ведущих фирм «Advantech», «Cygnal» и др.
Это позволило создать целую гамму нового поколения СЖАТ. К их числу относятся: ДЦ «Сетунь», ДЦ «Юг» с РКП, ДЦ «Диалог», ДЦ-МПК , РПЦ «Дон», РПЦ «Диалог-Ц», ЭЦ- МПК, МПЦ «Ebilock-950», АБТЦ, КТСМ-02 и др.
Кроме перечисленных микропроцессорных систем электрической и диспетчерской централизаций, автоблокировки достойное место занимают и системы автоматизации горок. К ним относятся: ГАЦ-МН, ГАЦ-МП, КСАУ КС, КГМ-ПК и ГАЦ-АРС ГТСС.
Опыт создания современных систем автоблокировки показывает, что расширение функциональных возможностей, повышение надежности аппаратных средств и устойчивости функционирования рельсовых цепей в условиях изменения их параметров и мешающего действия электромагнитных помех от тягового тока возможно на основе использования современной микроэлектронной элементной базы.
Значительный экономический эффект может быть достигнут за счет унификации аппаратуры автоблокировки по методам технической реализации отдельных модулей, на функциональном уровне, по конструктивным решениям и применяемой элементной базе. Унификация сокращает номенклатуру изделий и позволяет применять индустриальные методы ремонта и обслуживания систем интервального регулирования.
Учитывая важную роль, которую играют системы интервального регулирования в обеспечении безопасности и бесперебойности движения, комплекс работ по ее развитию выделен в научно-техническую проблему "Единый ряд перспективных микроэлектронных систем и устройств для управления движением поездов". Наиболее крупными разработками, имеющими большое научное значение, являются:
1) Микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки (АБ-ЧКЕ);
Система АБ-ЧКЕ формирует и передает на локомотив информацию о показаниях проходных светофоров. АБ-ЧКЕ функционально и электромагнитно совместима с релейной системой числовой кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного действия (АЛСН).
Принципиально новыми возможностями данной системы являются: повышенная устойчивость работы рельсовой цепи в условиях воздействия помех от тягового тока, при колебаниях и в условиях пониженного сопротивления балласта и нестабильности питающего напряжения. Повышена надежность аппаратуры благодаря применению современной микроэлектронной элементной базы. Снижена энерго- и материалоемкость аппаратуры, сокращены эксплуатационные расходы на содержание. Система является универсальной для применения на участках с трех- и четырехзначной автоблокировкой. При организации движения с четырехзначной сигнализацией прокладка кабеля и установка дополнительной аппаратуры не требуется.
2)Микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ.
С целью повышения устойчивости работы рельсовых цепей при изменении в широких пределах сопротивления изоляции, увеличения надежности аппаратуры, повышения помехозащищенности системы контроля состояния рельсовой линии, а также снижения энерго- и материалоемкости и эксплуатационных затрат на содержание устройств МИИТом разработана децентрализованная микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ. Она отличается отсутствием электромагнитных реле и других электромеханических приборов на сигнальных точках перегона, наличием встроенной подсистемы дистанционного контроля и диагностики аппаратуры и возможностью дистанционного изменения настроек и технических параметров сигнальной точки. В АБ-УЕ предусмотрена возможность реализации функций любой эксплуатируемой на сети дорог системы автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры путем изменения программного обеспечения. Для работы системы требуется не более двух пар кабельных жил.
В состав сигнальной точки АБ-УЕ входят микропроцессорный приемопередатчик (ППМ) и устройства защиты и согласования с рельсовой линией (УЗС РЛ), приемником (УЗС ПРМ) и передатчиком (УЗС ПРД).
В зависимости от места установки ППМ выпускается в трех вариантах исполнения. Первый вариант предназначен для работы в составе сигнальной точки автоблокировки, а два других – для увязки автоблокировки АБ-УЕ со схемами входного светофора и станционной системы централизации.
3).Микроэлектронная система автоблокировки (АБ-Е1); Автоблокировка АБ-Е1 функционально и электромагнитно совместима с автоматической локомотивной сигнализацией АЛС-ЕН. Для повышения устойчивости функционирования системы КРЛ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов обработка полезных сигналов в приемнике осуществляется по алгоритму кумулятивных сумм. Благодаря его применению удалось обеспечить устойчивую работу рельсовой цепи длиной 2500 м при колебаниях сопротивления балласта от 50 до 0,45 Ом/км. Проблема обеспечения безопасности микроэлектронных аппаратных средств автоблокировки решается применением: трехкомплектного резервирования стандартных модулей, выполняющих одинаковые функции; мажоритарной структуры построения для обнаружения неисправного или отказавшего комплекта; жесткой синхронизации и потактного сравнения сигналов в контрольных точках различных комплектов; специальных устройств контроля с односторонними отказами, обеспечивающих надежное отключение неисправного комплекта и последующий его ввод в работу. В системе АБ-Е1 использован один непрерывный частотный канал (НКС) с несущей частотой 174,38 Гц. Передача информации осуществляется в результате двукратной фазоразностной манипуляции и кодирования сообщений модифицированным кодом Бауэра. Структура организации кодового цикла параллельная: по одному подканалу передаются кодовые комбинации (КК), а по другому - сигналы цикловой синхронизации (ЦС) в виде синхрогрупп (СГ). Применение двукратной ФРМ позволяет повысить помехоустойчивость в 2 раза по сравнению с амплитудной модуляцией. Использование комбинаций кода Бауэра в информационном и синхроподканалах обеспечивает эффективную кодовую защиту. 4).Микропроцессорная система автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры и рельсовыми цепями без изолирующих стыков (АБ-Е2);
В системе АБ-Е2 применяются тональные рельсовые цепи без изолирующих стыков . Поэтому с целью защиты от влияния смежных рельсовых цепей и от рельсовых цепей параллельного пути для формировании сигнального тока пришлось использовать 4 несущие частоты (1953 и 2441 Гц для одного пути; 2170 и2790 Гц для другого пути.) Указанные частоты чередуются в рельсовых цепях смежных блок-участков. Обычно в пределах блок-участка организуются две рельсовые цепи, получающие питание от одного общего передатчика, подключаемого к середине БУ. Этот передатчик используется также для увязки показаний напольных светофоров и для передачи информации на локомотив при нахождении поезда на первой половине БУ. При вступлении локомотива за точку подключения данного передатчика начинается передача сигнала АЛС с конца БУ. Путевые приемники подключаются к рельсовой линии по концам блок-участка. Методы контроля состояния рельсовой линии, а также методы формирования и обработки сигналов аналогичны методам, принятым в системе АБ-Е1. Отличие заключается в технической реализации узлов:
a) В системе АБ-Е2 путевой приемник и приемопередатчик конструктивно реализованы в виде общей моноблочной конструкции – микро-
процессорном приемопередатчике МПП.
б) Схема МПП реализована на устройствах с программируемой логикой. Для исключения опасных отказов применена дублированная
структура с контролем синхронности работы параллельных каналов обработки данных. При рассогласовании их работы производится диагностика
каждого канала и отключение неисправного.
в) Приемопередатчик формирует не только сигналы АЛС-ЕН, как в системе АБ-Е1, но и сигналы АЛСН. Причем производится контроль временных параметров передаваемого сигнала АЛСН. При искажении двух
следующих подряд кодовых комбинаций их передача прекращается и выход передатчика запирается.
Также на современной микроэлектронной базе строятся локомотивные системы безопасности и регулирования движения поездов нового поколения.
Для регулирования движения на железных дорогах России в основном использовались устройства непрерывного типа АЛСН. Несколько позднее появился новый канал АЛС-ЕН. Разработаны также устройства точечного канала связи для высокоскоростной передачи больших объемов информации в ограниченных зонах связи. Ведутся работы по активному внедрению устройств передачи данных по радиоканалу в диапазонах 160 и 460 МГц. Эти устройства планируется применять при организации двусторонней передачи данных на станциях, где технически сложно кодировать все пути сигналами АЛСН и АЛС-ЕН.
Низкая информативность системы АЛСН (использование в канале связи только трех активных сигналов) и ограниченность ее функциональных возможностей обусловили необходимость дополнения действующего оборудования другими устройствами обеспечения безопасности. С 1994г. в рамках Государственной программы повышения безопасности движения поездов на железных дорогах России прежние устройства заменяются на более совершенные (КЛУБ, САУТ, телеметрическую систему контроля бдительности машиниста ТС КБМ и др.), выполненные на современной микропроцессорной элементной базе.
Комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ предназначено для повышения безопасности движения в поездной и маневровой работе путем приема сигналов от путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН и отображению их машинисту. Аппаратура КЛУБ серийно внедряется с 1994г., она выполнена на микропроцессорной базе и имеет 100% активное резервирование функциональных модулей.
Аппаратура КЛУБ выполняет следующие функции: исключение несанкционированного движения локомотива, сравнение фактической скорости с допустимой, контроль торможения перед запрещающим сигналом светофора, формирование сигналов для системы автоматического управления тормозами САУТ, контроль бдительности машиниста, регистрация параметров движения. На сети дорог аппаратурой КЛУБ оборудовано около 1400 локомотивов и моторовагонных поездов.
В 1998г. на Московской дороге начались эксплуатационные испытания унифицированного комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У. Устройство предназначено для работы на всех типах локомотивов и моторовагонных поездов на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока. Функциями КЛУБ-У являются: исключение самопроизвольного движения локомотива; исключение несанкционированного включения ЭПК; автоматический учет категории поезда, типа тяги, длины блок-участков; прием и дешифрация сигналов АЛСН, АЛС-ЕН; непрерывный контроль состояния тормозной системы; формирование сигналов достижения фактической скорости: 2, 10, 20, 60 км/ч; информирование машиниста о сигналах светофора; количестве свободных блок-участков; фактической скорости с точностью до 1 км/ч и допустимой на данном участке пути скорости движения, кривой торможения, а также о текущем времени с корректировкой по астрономическому времени, координатах места нахождения локомотива с точностью до 30м при помощи спутниковой навигации, названиях станций, номерах стрелок, светофорах, перегонах, расстояниях до контрольных точек; регулярный контроль бдительности машиниста; контроль совместных действий машиниста и помощника машиниста при трогании поезда и движении к запрещающему сигналу светофора; автоматическое включение экстренного торможения при появлении ситуаций, ведущих к опасным и катастрофическим последствиям; регистрация параметров движения в электронной памяти кассеты .На железные дороги России поставлено свыше 740 комплектов КЛУБ-У. Системой оборудовано более 20 различных типов локомотивов на 16 дорогах[3].
Для специального самоходного подвижного состава в 1999г. на базе аппаратуры КЛУБ сконструированы специализированные устройства – КЛУБ-П, которые имеют меньшие размеры и массу, современную элементную базу и повешенную надежность.
В настоящее время на железных дорогах России для определения местоположения локомотива все более широкое применение находят комбинированные приемники, осуществляющие автоматический поиск, прием и обработку сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS NAVSTAR (США). Навигационная аппаратура ведет одновременный прием сигналов по 12 каналам. Точность автономного определения скорости поезда (с вероятностью 95%) составляет 0,1 м/с, точность метки единого времени относительно всемирного времени UTC – 1 мкс. Информация на локомотив подается с помощью путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН, радиоканала системы координатного регулирования движения поездов, путевых устройств точечного канала связи и радиоканала маневровой автоматической локомотивной сигнализации МАЛС.
Также активно внедряется АЛСР - Автоматическая локомотивная сигнализация с использованием радиоканала. Классические системы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), применяемые на железных дорогах - АЛСН и АЛС-ЕН - используют для передачи сигналов на локомотив рельсовую цепь. АЛСР использует для передачи кодов АЛС радиоканал, решая задачи точного определения координат локомотива и доставки ответственных данных на локомотив по радио. Система позиционирования локомотива является частью АЛСР и использует совокупность показаний нескольких источников координатной информации – широко применяемых колесных датчиков пути и скорости (ДПС), спутниковых систем навигации (GPS/ГЛОНАСС) и системы точечного канала связи с локомотивом (ТКС-Л).
Разработанные технические решения обеспечивают точность определения местоположения локомотива порядка одного метра при скоростях движения до 400 км/ч [3]. Система ТКС-Л также является средством доставки на локомотив команд телеуправления и телесигнализации, показаний сигнальных точек автоблокировки, показаний станционных, заградительных и других светофоров, а также информации об установленных поездных маршрутах на станции, сформированной постовыми и напольными устройствами железнодорожной автоматики и телемеханики. ППО не требуют внешнего питания, активируясь энергией локомотивной антенны.
Для обеспечения непрерывного кодирования на всем протяжении железнодорожных путей в системе АЛСР применен универсальный цифровой радиоканал (УЦРК). В настоящий момент УЦРК системы АЛСР базируется на методах беспроводной широкополосной передачи данных (ШПД). Основу УЦРК составляет опорная радиосеть, построенная из ряда базовых станций, располагаемых вдоль путей в полосе землеотвода железной дороги.
Инфраструктура системы АЛСР позволяет наряду с основной задачей автоматической локомотивной сигнализации решать целый ряд смежных задач. В частности, организация доступа к опорной сети УЦРК программно-аппаратных комплексов диспетчерского аппарата (АРМ ДС, ДНЦ) позволяет с минимальными материально-техническими затратами реализовать функцию принудительной остановки поезда автоматически либо по команде диспетчера, в том числе при выключении локомотивной бригадой устройств безопасности. УЦРК также может быть использован для передачи ответственной телеметрической информации бортового оборудования на средства мониторинга технического состояния локомотивов на всем протяжении маршрута следования. Эта же функция обеспечит контроль локомотивных приборов безопасности со стороны диспетчерского аппарата.
Внедрение системы АЛСР создаст техническую базу для перехода к следующему поколению систем автоблокировки, основанных на координатных принципах интервального регулирования движения поездов. Переход к системам управления движением поездов с использованием радиоканала позволит существенно сократить количество оборудования на перегонах и повысить пропускную способность за счет сокращения интервалов попутного следования и увеличения грузоподъемности поездов в результате отказа от ограничивающих тяговые токи изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов.
В результате широкого внедрения перечисленных разработок будет достигнуто повышение уровня безопасности движения поездов, рост резервов пропускной способности участков, экономия капитальных вложений при строительстве и эксплуатационных расходов на содержание технических средств, улучшение условий труда и повышение культуры обслуживания.
Так в Белой книге РЖД, которая определяет вектор технического перевооружения российских жд до 2020 г., определено: “В качестве приоритетных направлений инновационной политики компании значатся системы управление движением на основе спутниковых технологий и автоматической идентификации подвижного состава. Внедрение системы мониторинга и телеуправления напольными устройствами железнодорожной автоматики. Создание автоматизированных центров управления и расширение функций диспетчерской централизации (линии скоростного и высокоскоростного движения, 5000 км).Внедрение компьютерных систем управления на станциях в увязке с цифровым радиоканалом (100 станций).Внедрение систем интервального регулирования движением поездов без светофоров с применением спутниковой навигации и цифрового радиоканала(500 км на участках с грузовым и пассажирским движением)”. Исходя из этого, можно сделать вывод, что тема дипломного проекта является актуальной, поскольку отражает современные тенденции развития систем ЖАТ.
Список используемой литературы.
1. Зорин В.И. Современные системы обеспечения безопасности// Ж.д. мира. 2000. № 11. С. 52 – 54.
2. Зорин В.И., Шухина Е.Е., Филатов Г.В., Рамбовская И.В. Координатная система интервального регулирования движения поездов и МАЛС// Автоматика, связь, информатика. 2001. № 5. С. 17 – 19.
3. Астрахан В.И. Унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У). 2007.-177с.ПП.
4. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов/ Ю.А. Кравцов, В.Л. Нестеров, Г.Ф. Лекута и др.; Под ред. Ю.А. Кравцова. М.: Транспорт, 1996. 400 с.
5.Ежемесячный научно-теоретический производственно технический Журнал ОАО «Российские железные дороги». Главный редактор Ершов Е.А.
6.. Научно-технический журнал ОАО «РЖД» «Железные дороги мира» Главный редактор Е.Ф.Ершов . 7. Статьи НПЦ «Промэлектроника».
8. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке Ассемблера: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1991. – 336 с.
9. Надежность автоматизированных систем управления: Учеб. пособие для вузов/ И.О. Атовмян, А.С. Вайрадян, Ю.П. Руднев, Ю.Н. Федосеев, Я.А. Хетагуров; Под. ред. Я.А. Хетагурова. – М.: Высш. школа, 1979. – 287 с., ил.
10. Сапожников В.В, Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов/ Под ред.В.В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1995. 320 с.
11. Брейдо А.И., Анисимов Н.К. Организация, планирование и управление в хозяйстве сигнализации и связи: Учебник для вузов ж.-д. трансп. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1989. 247 с.
12. Савина О.И., Тишкина Э.Д., Бабан С.М. Методические указания к экономической части дипломных проектов для студентов специальности “Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте”. – М.: МИИТ, 1998. – 44с.
13. Шевандин М.А., Грибков О.И., Жуков В.И., Федосов В.Д. Устройства контроля бдительности машиниста. Методические указания к дипломному проектированию по дисциплине “Безопасность жизнедеятельности”. – М.: МИИТ, 1993. – 56 с.
14. Рубцов Б.Н. Методические указания по разработке вопросов безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях в дипломных проектах (для студентов факультета ЖАТС). – М.: МИИТ, 1995. – 15 с.
15. Гражданская оборона на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ И.И. Юрпольский, Г.Т. Ильин, Н.Н. Янченков и др.; Под. ред. Я.А. Хетагурова. – М.: Высш. школа, 1979. – 287 с., ил.
|
|
16.03.2012, 17:19
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК
Похожие темы
Справочник
Почта
