Admin

Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов МПЦ-МЗ-Ф

Г.Д. Казиев, главный инженер Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД»
Д.А. Милехин, генеральный директор ЗАО «Форатек АТ»
Ю.С. Смагин, заместитель генерального директора

В современных микропроцессорных централизациях используются программно-аппаратные средства зарубежного производства, адаптированные к российским условиям, и специализированное промышленное отечественное оборудование. В целях уменьшения зависимости от иностранного производителя, обладающего правом собственности на программный продукт, а также обеспечения высокого качества изготовления микропроцессорного оборудования Департамент автоматики и телемеханики одобрил предложение фирмы ЗАО «Форатек Ат» о более гибком подходе к созданию нового поколения МПЦ. Новизна этого предложения заключается в следующем.

МПЦ построена на базе унифицированных промышленных компьютеров, достаточно представленных на мировом рынке различными производителями, со своим системным программным обеспечением. Основным критерием их выбора является высокая надежность функционирования и обеспечение требований по безопасности. Прикладное (технологическое) программное обеспечение является полностью российским, что позволяет в случае замены производителя или поставщика адаптировать ПО к новому оборудованию.

В статье представлено описание системы микропроцессорной централизации стрелок и сигналов МПЦ МЗ-Ф, разработанной компанией ЗАО «Форатек АТ» на базе элементов управляющего компьютера ЕСС системы централизации SIMIS-W фирмы Сименс.

НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ

МПЦ-МЗ-Ф предназначена для централизованного управления стрелками, светофорами, переездами и другими объектами на станциях и перегонах с целью организации движения. Система обеспечивает требования по безопасности, предъявляемые к устройствам электрической и микропроцессорной централизации.

МПЦ-МЗ-Ф позволяет организовать удаленное управление смежными станциями. Кроме того, в нее заложена возможность использования счетчиков осей для контроля свободности / занятости путей, участков путей и стрелочно-путевых участков.

Система является объектно-ориентированной. Для создания требуемых конфигураций и реализации конкретных функций и задач имеется возможность менять состав функциональных блоков. МПЦ-МЗ-Ф обеспечивает выполнение функций контроля и управления состоянием объектов, диагностики технического состояния устройств и самодиагностики аппаратуры, протоколирование работы системы.

Система контролирует положение и режим работы стрелок; состояние путей и изолированных участков (занятость, свободность); светофоров (показания, неисправность); перегонов и участков приближения (занятость, свободность); устройств электроснабжения. При этом на экранах мониторов отображается состояние объектов контроля и управления (включение, выключение и др.). Система обеспечивает задание и отмену маршрутов, включая их искусственное размыкание; проверку условий безопасности движения поездов; автоматическое посекционное размыкание маршрута и размыкание неиспользованной части маршрута при угловых заездах; управление стрелками, светофорами и другими устройствами СЦБ, а также направлением движения на перегонах; выключение и обратное включение в ЭЦ стрелок с сохранением и без сохранения пользования сигналами и путевых участков без сохранения пользования сигналами; блокировку управления стрелками и открытия светофоров. Также МПЦ-МЗ-Ф осуществляет автовозврат охранных стрелок в соответствии с проектом и защиту от кратковременной потери шунта; установку маршрутов отправления хозяйственным поездам с выездом их на перегон и возвращением назад по ключу-жезлу; управление устройствами переездной сигнализации, расположенными в пределах станционной зоны извещения, и полуавтоматической блокировкой; выбор и передачу сигналов АЛС; взаимодействие с контрольно-габаритным устройством, устройствами механизированной очистки стрелок, контроля схода подвижного состава (УКСПС), устройствами оповещения о приближении поезда и др.

МПЦ-МЗ-Ф выполняет следующие функции диагностики: полное тестирование аппаратного и программного обеспечения при включении системы, внесении изменений в ПО, а также после восстановления работоспособности; фоновое тестирование всех модулей и программного обеспечения в процессе функционирования; обеспечение параметров надежности и достоверности функционирования на заданном уровне. В соответствии с определенным регламентом предусмотрено автоматическое переключение процессорных модулей при появлении отказов в одном из них.

Система протоколирует и хранит информацию о состоянии объектов контроля, командах управления и действиях дежурного по станции, сбоях и отказах функционирования устройств, результатах их самодиагностики и регламентных проверок, а также о тестировании системы.

На АРМах дежурного по станции и электромеханика имеется возможность просматривать архив в статическом, пошаговом и динамическом режимах с применением фильтров событий. Протоколы предоставляются в виде бумажной копии и на магнитном носителе.

АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ

МПЦ-МЗ-Ф построена как интегрированная человеко-машинная система, функционирующая в реальном времени и включающая в себя комплекс программно-аппаратных средств. Ее структура позволяет создавать любые конфигурации аппаратной и программной части в соответствии с конкретным проектом станции с последующей переконфигурацией при изменении путевого развития.

Техническое обеспечение системы основано на применении специализированного управляющего компьютера ЕСС фирмы Сименс. Это оборудование используется на железных дорогах стран Европы и Азии. Аппаратура системы соответствует требованиям безопасности по уровню SIL 4 согласно европейскому стандарту EN 50129. Кроме того, на аппаратную часть имеются положительные заключения, подтверждающие заданный уровень безопасности ЕСС, и протоколы испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС), выданные Испытательным центром железнодорожной автоматики и телемеханики ПГУПС.

Архитектура технических средств системы МПЦ-МЗ-Ф, представленная на рис. 1, реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры. Это уровни информационного и логического обеспечения, а также подсистема безопасного управления и контроля объектами низовой и локальной автоматики.


Уровень информационного обеспечения системы содержит автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ ДСП) и электромеханика (АРМ ШН), а также дополнительные устройства сопряжения с информационными системами различного назначения. На АРМе дежурного по станции отображается состояние объектов контроля и управления, формируются задачи по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени (без проверки зависимостей и условий безопасности), а также имеется возможность вести и читать архив событий.

При задании команд управления исключается несанкционированный доступ. С помощью этих команд управляют станционными объектами для установки маршрута следования поезда; задают режим представления информации на экранах мониторов, вызывают нормативно-справочную информацию, справки; вводят в систему данные, не получаемые автоматически.

Информация в АРМе дежурного по станции защищена от искажений при отказах и сбоях устройств электропитания, а при длительном отключении электропитания данные восстанавливаются после включения АРМа. АРМ ДСП размещают в помещении дежурного по станции. Оно состоит из двух комплектов устройств (основного и резервного) на базе промышленной микроЭВМ.

АРМ электромеханика позволяет вести сбор и обработку диагностической информации о техническом состоянии устройств автоматики на станции, прогнозировать появление отказов и оптимизировать процесс технического обслуживания.

Устройства уровня логической обработки информации, построенные на базе управляющего вычислительного комплекса (УВК), выполняют следующие функции:

прием сигналов управления от первого (информационного) уровня;

формирование контрольной информации о состоянии путей и участков в горловинах станции и на прилегающих перегонах;

управление логикой установки и отмены маршрута, показаниями светофоров и переводом стрелок;

замыкание и размыкание маршрутов с соблюдением требований безопасности.

На этом уровне формируются команды управления объектам низовой автоматики посредством безопасного интерфейса ввода/вывода.

УВК МПЦ-МЗ-Ф, показанный на рис. 2, построен на базе управляющего компьютера ЕСС и обеспечивает выполнение основных функций системы. Высокая эксплуатационная готовность этого устройства и всей системы в целом достигается за счет применения трех идентичных процессорных модулей, работающих по схеме два из трех. Для обеспечения безопасности дальнейшая обработка информации осуществляется только в том случае, если как минимум два вычислительных канала выдают одинаковые результаты. Это позволяет зафиксировать сбой в работе любого из трех процессорных модулей и отключить его. Система продолжает работать в режиме два из двух, а информация об ошибке фиксируется в базе данных. Поврежденный модуль можно заменить и ввести в работу без остановки всей системы.


УВК располагается на посту электрической централизации в релейном или отдельном помещении. Также его можно разместить и в транспортабельном модуле.
В шкафу УВК установлены устройства третьего уровня (релейно-контактный или бесконтактный интерфейс), которые обеспечивают безопасное выполнение команд второго уровня по непосредственному управлению напольными объектами и контролю их состояния. Такое решение позволяет рационально использовать ресурс МПЦ. Например, для станции с 10 стрелками устанавливают один шкаф УВК. При управлении большим числом объектов количество шкафов увеличивается.

Применяемое отечественное напольное оборудование является стандартным и не требует каких-либо переделок и доработок.

Технологическое программное обеспечение МПЦ-МЗ-Ф полностью разработано специалистами ЗАО «Форатек АТ». Оно позволяет реализовать логику управления процессом перевозок на станциях, принятую на российских железных дорогах, а также оперативно реагировать на различные изменения требований, предъявляемых к микропроцессорным централизациям со стороны отечественного заказчика. Программное обеспечение МПЦ-МЗ-Ф (рис. 3) состоит из неизменяемой и изменяемой частей.

Неизменяемая часть (ядро логики централизации) отвечает за выполнение требований Правил технической эксплуатации и Инструкции по сигнализации. Эта часть программы универсальна и используется на всех проектируемых станциях. Ядро логики централизации проверяется в испытательной лаборатории и защищено от изменений.

Изменяемая часть (конфигурация станции) отражает путевое развитие конкретной станции, а также количество объектов управления и контроля. Эта часть создается при проектировании станции. Конфигурация проверяется силами разработчика при помощи программного имитатора станции, а также при вводе станции в эксплуатацию совместно с представителями заказчика согласно утвержденной Департаментом автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» программе и методике испытаний.

Такое разделение ПО позволяет значительно упростить процесс внесения изменений, связанных с изменениями путевого развития станции.

При проектировании станций применяется система автоматического проектирования конфигурации станции. Это позволяет существенно увеличить скорость разработки программного обеспечения для новых станций. Благодаря использованию САПР снижается риск внесения ошибки в программу на этапе проектирования, а также влияние человеческого фактора.

Испытательный центр железнодорожной автоматики и телемеханики ПГУПС выдал заключение, подтверждающее безопасность функционирования программного обеспечения МПЦ-МЗ-Ф.

РЕЖИМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Система может функционировать в основном, вспомогательном и аварийном режимах.


К основным режимам относятся маршрутный (МР) и режим раздельного управления (РУ), в которых на АРМах отображается состояние всех контролируемых объектов станции и осуществляется контроль и диагностика технических средств на станции и перегонах.

При невозможности реализации команд раздельного или маршрутного управления непосредственно в момент задания происходит сброс команды. Накопление команд не допускается.

Вспомогательный режим реализуется при возникновении отказов в устройствах СЦБ. При этом применяются ответственные команды управления. Для объектов, находящихся в исправном состоянии, используется основной режим управления. К ответственным командам относятся: искусственная дача прибытия поезда в полном составе на участках с полуавтоматической блокировкой перегонов;

перевод стрелок при ложной занятости стрелочного изолированного участка;

искусственное размыкание замкнутых в маршруте путевых и стрелочных участков;

установка и отмена режима «Неисправность» рельсовой цепи;

разблокировка стрелочных путевых участков, путей, участков пути, перевода стрелки, светофора; установка маршрута без открытия светофора; исключение из зависимости и восстановление датчика УКСПС;

открытие пригласительных светофоров; исключение из зависимости КГУ; снятие запрета на открытие сигнала. Дежурный по станции переходит на вспомогательный режим и посылает ответственные команды с соблюдением определенного регламента, устанавливаемого в нормативной документации. Исполнительная команда посылается после предварительной через регламентируемый интервал времени, в течение которого ввод других команд исключается. Также невозможно выполнить несколько разноименных операций при одном вводе ответственной команды. Использование ответственных команд допускается после проверки на месте фактического состояния соответствующих объектов (стрелочного перевода, изолированных участков, станционных путей, переезда и др.).

Система МПЦ-МЗ-Ф была принята в постоянную эксплуатацию в июле 2007 г. на станции Рождество Юго-Восточной дороги и рекомендована к тиражированию на сети железных дорог России. В настоящее время выполнены проектные работы для станций Айдырля Южно-Уральской и Никулино Куйбышевской дорог.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin