На пути интеграции микропроцессорных систем ЖАТ
Е.А. ГОМАН, начальник отдела Управления автоматики и телемеханики Центральной дирекции инфраструктуры
И.А. НАСЕДКИН, заместитель генерального директора ООО -Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)»
Ю.А. ФЕДОРКИН, заместитель директора ООО НПП «Стальэнерго», канд. техн. наук
В связи с широким внедрением микропроцессорных систем ЖАТ различного назначения требуется унификация увязки программно-аппаратных средств на базе стандартизованного протокола межсистемного обмена. Также необходимо обеспечить устойчивую работу микропроцессорной техники при воздействии помех, грозовых и коммутационных перенапряжений.
В перечень технических средств, которые нуждаются в интегрировании с микропроцессорными системами ЖАТ, входят: цифровой модуль контроля и кодирования рельсовых цепей (ЦМ КРЦ) и аппаратура грозозащиты «Барьер» разработки ООО НПП «Стальэнерго».
ЦМ КРЦ (рис. 1) разработан в соответствии с техническим заданием, утвержденным в Управлении автоматики и телемеханики Центральной дирекции инфраструктуры. Модуль представляет собой функционально законченную микропроцессорную подсистему контроля и кодирования рельсовых участков с приемом и передачей информации в управляющую систему через цифровой или релейный интерфейс.
Он предназначен для применения в существующих и вновь строящихся системах электрической централизации и автоблокировки с тональными рельсовыми цепями централизованным размещением аппаратуры в монтажных шкафах.
Использование ЦМ КРЦ позволит повысить коэффициент готовности и надежность микропроцессорных систем за счет 100 %-ного резервирования приборов, дублирования каналов передачи данных и повышения устойчивости аппаратуры рельсовых цепей к грозовым перенапряжениям.
В его состав входят следующие устройства: аппаратура тональных рельсовых цепей (генератор ГПЗС-Е, приемник ППЗС-Е, фильтр ФПМ-Е, уравнивающий трансформатор УТ-Е), генератор кодирования рельсовых цепей сигналами АЛСН (ГКЛС-Е), приборы защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. В составе модуля используются концентратор связи КС, дискретный объектный контроллер ОКД-Е для обмена данными с микропроцессорными и релейными системами СЦБ, блок контроля кабельных цепей БККЦ-Е.
Модуль питается от источника переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В. Один комплект ЦМ КРЦ осуществляет контроль и кодирование 12 рельсовых цепей с питающего и релейного концов. Устройство защищает рельсовые цепи от воздействия грозовых импульсных токов согласно требованиям «Временных норм по категории защищенности «В». Модуль размещается в шкафах размерами 2000x600x600 мм.
Анализ сбоев в работе устройств АЛС, допущенных по вине хозяйства автоматики и телемеханики в 2010 г., показал, что применение ЦМ КРЦ в микропроцессорных системах с ТРЦ позволяет исключить ряд причин сбоев АЛСН. На рис. 2 они перечеркнуты красным крестом. Из диаграммы Парето, выделенной желтым цветом, видно, что, благодаря использованию модуля, теоретически возможно снижение их общего количества более чем на 60 %.
Например, исключение из состава аппаратуры кодирования КПТ, реле и других приборов позволит устранить такие причины сбоев, как подгар контактов, выход из строя реле и др. Цифровое формирование и непрерывный контроль временных параметров кода АЛСН, выдаваемых в рельсовую линию, позволит избежать искажения временных параметров кода.
В энергонезависимой памяти генератора ГКЛС-Е фиксируется установленное значение тока АЛСН, величина которого непрерывно контролируется на выходе прибора. Поэтому сбои кодов не могут произойти из-за того, что не отрегулирован ток кодирования.
При производстве модуля на заводе-изготовителе применяется технология «беспаечного» монтажа. На объект поставляется изделие, прошедшее все проверки. В связи с этим невозможными становятся и такие причины, как неисправность монтажа и потеря контакта в соединениях.
Для повышения устойчивости работы аппаратуры АЛС в модуле применяется прибор БККЦ-Е, осуществляющий контроль сопротивления изоляции между сигнальными парами, между сигнальными парами и землей в кабелях передачи сигналов контроля и кодирования рельсовых цепей, а также целостность жил кабеля. Сообщение о состоянии кабельной сети выдается по интерфейсу в управпяющую систему. Сопротивление изоляции более 2 МОм считается нормой, в пределах от 130 кОм до 2 МОм - предотказом, а менее 130 кОм - отказом.
Увязка модуля с управляющими микропроцессорными системами СЦБ осуществляется по двум дублированным волоконно-оптическим линиям связи по интерфейсу RS-422. В настоящее время разработаны технические решения для увязки ЦМ КРЦ и системы МПЦ EBILock-950 с применением этого интерфейса. Для информационного обмена используется протокол, разработанный специалистами ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)», который обеспечивает безопасную передачу сообщений. Данный протокол применен в МПЦ EBILock-950 для увязки с различными внешними системами, в частности с САУТ-НСП. Он может быть использован для увязки ЦМ КРЦ с другими системами ЖАТ. Структурная схема увязки представлена на рис. 3. Модульная структура построения ЦМ КРЦ позволяет выбирать оптимальное число элементов устройства защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений в зависимости от количества, назначения и типа защищаемых цепей.
Аппаратура имеет две ступени защиты. Первая представляет собой вводно-защитное устройство ВЗУ-ЭЦС размерами 2000x600x600 мм (рис. 4). Устройство устанавливается в кроссовом помещении постов ЭЦ и может одновременно использоваться в качестве кроссового статива. Оно обеспечивает защиту и подключение до 68 рельсовых цепей. Внешние цепи подключаются на многофункциональные клеммы беспаечного монтажа производства Phoenix Contact.
Все элементы защиты выполнены в виде модулей для установки на DIN-рейку. Благодаря применению угольных несвариваемых разрядников РУ-И обеспечивается эффективная защита аппаратуры тональных рельсовых цепей. Для исключения пожароопасных ситуаций варисторные модули защиты содержат терморасцепитель с возможностью удаленной диагностики их состояния.
В составе ВЗУ-ЭЦС предусмотрен модуль регистрации для контроля состояния варисторов, интенсивности грозовых перенапряжений и выработки ресурса элементов защиты. Этот модуль содержит средства индикации и передачи информации в системы технической диагностики и мониторинга.
Вторая ступень защиты устанавливается в кроссовом отсеке первого и второго полукомплектов ЦМ КРЦ.
Вводно-защитное устройство рассчитано на функционирование при воздействии перенапряжений, предусмотренных нормативным документом «Характеристики импульсных воздействий на системы ЖАТ. Временные нормы», и имеет высокую категорию защищенности.
В прошлом году устройства защиты успешно прошли проверку в Испытательном центре Военного инженерно-технического университета (ВИТУ). Все приборы имеют встроенную систему самодиагностики. Информация о техническом состоянии устройств может передаваться в автоматизированные системы технической диагностики и мониторинга. Опытная эксплуатация ЦМ КРЦ совместно с системой МПЦ EBILock-950 планируется на станции Киржач Московской дороги.
В настоящее время специалисты ООО ИПП «Стальэнерго» разрабатывают технические решения для увязки ЦМ КРЦ и микропроцессорных систем ЖАТ с использованием технологии Ethernet.
