Цифровизация ж/д: микропроцессорная система управления движением поездов

Цифровизация ж/д: микропроцессорная система управления движением поездов

Опубликовано в номере:
PDF версия
Железнодорожные станции специализированных перегрузочных комплексов АО «Ростерминалуголь» в порту Усть-Луга и АО «Восточный Порт» в Находке одними из первых среди угольных терминалов перешли на цифровые технологии. Теперь производственные цепочки приема и перевалки груза основаны на использовании автоматизированных систем управления. В создании современных систем автоматизации на этих угольных терминалах приняли участие эксперты предприятия «Автоматизированные системы и комплексы» (ЗАО «АСК», г. Екатеринбург). В статье речь пойдет об одной из важных разработок компании — микропроцессорной системе управления движением поездов «МПЦ-АСК».

В 2002–2003 гг. специалисты ЗАО «АСК» заменили устаревшую релейную систему управления железно­дорожной станцией угольного терминала в Восточном порту на систему микропроцессорной централизации (МПЦ), сертифицированную в дальнейшем как «МПЦ-АСК». С этого времени у предприятия «АСК» появилось новое направление деятельности — автоматизация станций промышленного железнодорожного транспорта.

В 2008 г. был реализован проект в порту Усть-Луга: на железно­дорожной станции АО «Ростерминал­уголь» взамен устаревшей релейной системы электрической централизации и рельсовых цепей также была разработана и внедрена МПЦ. Для контроля свободности и занятости рельсовых участков в МПЦ использовалось оборудование системы счета осей (ССО), которая служит основным источником информации для создания эффективно выстроенной транспортной логистики.

Информационно-логистическая система (ИЛС) в угольном терминале порта Усть-Луга осуществляет контроль за производственным процессом, ведет оперативный учет груза и обменивается информацией с ОАО «РЖД» и клиентами порта в режиме реального времени. Процесс подачи, разгрузки и отправки вагонов в порту автоматически синхронизируется с процессами на железнодорожной станции Лужская. Вагоны встают под разгрузку на угольном терминале и возвращаются на станцию с точностью пассажирских поездов. При средней выгрузке 1200 вагонов в сутки на обработку одной единицы подвижного состава «Ростерминалуголь» тратит всего одну минуту. Такие скорости без цифровизации процессов перевалки недостижимы, поэтому доля автоматизированных процессов в порту достигает 98%. Диспетчер контролирует работу систем из пункта управления в режиме реального времени.

 

Система микропроцессорной централизации «МПЦ-АСК»

Система «МПЦ-АСК» имеет трех­уровневую структуру (рис. 1).

Структурная схема «МПЦ-АСК»

Рис. 1. Структурная схема «МПЦ-АСК»

Нижний уровень предназначен для сбора сигналов о текущем состоянии напольных устройств СЦБ и выдачи им сигналов управления. Эти функции выполняют шкафы распределенной периферии контроллера и устройства безопасного сопряжения с напольным оборудованием. В шкафах нижнего уровня установлены станции распределенной периферии, соединенные с контроллером по цифровому интерфейсу с использованием помехозащищенного кодирования. Непосредственное управление объектами железнодорожной автоматики осуществляется устройствами сопряжения (УСО).

На среднем уровне системы реализуются алгоритмы управления устройствами СЦБ на основе информации, собранной на нижнем уровне в соответствии с заданиями, поступающими с верхнего уровня «МПЦ-АСК». Данные функции выполняет резервированный контроллер, который расположен на панели программируемого логического контроллера (ПЛК).

Верхний уровень предназначен для визуализации процесса работы железнодорожного комплекса, установки поездных и маневровых маршрутов, а также для отображения предупредительной и аварийной сигнализации при возникновении неисправностей. На этом уровне ведется архив поездной ситуации и событий на станции с регистрацией действий дежурного по станции (ДСП). В состав верхнего уровня входят автоматизированные рабочие места (АРМ, в том числе резервные), а также другое необходимое сетевое и компьютерное оборудование.

«МПЦ-АСК» построена по модульному принципу, согласно которому функционально связанные части системы группируются в законченные узлы. Модульность позволяет разработчикам выбрать требуемую конфигурацию при проектировании системы для конкретной станции, повысить надежность системы, снизить ее стоимость и при необходимости упростить модернизацию.

Система «МПЦ-АСК» состоит из следующих модулей:

  • устройства электропитания;
  • шкафы управления «МПЦ-АСК»;
  • АРМ ДСП, АРМ электромеханика СЦБ (ШН) и АРМ экранов общего пользования (ЭОП);
  • напольное оборудование СЦБ.

На нескольких подсистемах мы остановимся подробнее.

Устройства электропитания

Устройства электропитания обеспечивают бесперебойное питание напольного оборудования и устройств, входящих в состав МПЦ. Ввод питания производится от двух независимых источников и при необходимости от ДГА. Шкафы питания осуществляют первичную грозозащиту, автоматический ввод резерва, контроль изоляции цепей управления и питающих цепей напольного оборудования. В состав системы входят такие устройства электропитания, как шкаф распределения питания (ШРП), шкаф трансформаторов (ШТ), источник бесперебойного питания (ИБП) и батарейный шкаф/шкафы (БШ).

Шкафы управления

Шкафы управления (МПЦ-1, МПЦ-2) предназначены для монтажа панелей модульного оборудования:

  • панель ПЛК;
  • панель АРМ;
  • панели УСО:
    • панели счета осей (ПСО);
    • панели светофоров (ПСВ);
    • панели стрелок (ПСТ);
    • панели увязки с реле (ПУР).

Модульная конструкция шкафа обеспечивает высокую скорость монтажа, а также замены неисправного оборудования. Шкаф защищает установленное оборудование от механических повреждений и несанкционированного доступа.

Панель ПЛК содержит резервированные контроллеры, предназначенные для сбора и обработки информации о текущем состоянии напольных устройств и реализации алгоритмов управления МПЦ. Контроллеры — это основа «МПЦ-АСК». Один из них постоянно находится в горячем резерве. Обмен информацией между контроллером и шкафами распределенной периферии (станции распределенного ввода/вывода) осуществляется по протоколу Profinet с использованием двух независимых физических линий связи (топология «кольцо»). С компьютерами АРМ ДСП контроллер обменивается данными по сети Industrial Ethernet по защищенному протоколу S7-Fault-Tolerant. При этом АРМ ДСП подключаются одновременно к двум процессорам разными физическими линиями.

Панель АРМ — это программно-аппаратный комплекс, через который проводятся все действия по управлению станционными объектами (стрелками, светофорами, переездами, путевыми участками) и их контролю в системе МПЦ. К одной панели АРМ можно подключить до двух АРМ, таких как: АРМ ДСП (рис. 2), АРМ ШН, АРМ ЭОП и АРМ инженера вагонной службы (ПТО).

 Рабочее место дежурного по станции

Рис. 2. Рабочее место дежурного по станции

Программная часть комплекса реализована на ОС Windows, которая специально настроена для оптимальной работы АРМ и их защиты от внешнего вмешательства. Для контроля и управления объектами СЦБ используется программное обеспечение, разработанное в технологической программе.

Обратимся к панелям устройств безопасного сопряжения.

ПСО содержит оборудование для управления системой счета осей и обеспечивает сбор, архивирование и отображение информации о работе постового и напольного оборудования. Может обрабатывать информацию от ста датчиков счета осей. На этой панели можно установить до пяти модулей приема и обработки сигналов NP.

ПСВ предназначена для контроля и управления огнями светофоров. На панели устанавливается восемь плат управления огнями светофоров ПУ-ОС, возможно подключить до 16 сигнальных показаний светофоров.

ПСТ используется для контроля и управления стрелками. На панели установлено три платы управления стрелочным электроприводом ПУ-СП — соответственно, можно подключить до шести стрелочных электроприводов постоянного или переменного тока.

Наконец, ПУР предназначена для реализации увязок с рельсовыми цепями (дискретные сигналы контроля путевых реле), а также с другими увязками, выполненными на релейных схемах (автоблокировки, диспетчерской централизации и др.). На панели установлено восемь плат управления ПУ-РИ.

 

Контроль состояния свободности участка пути методом счета осей подвижного состава: система «ССО-АСК»

Система «ССО-АСК» применяется в системах МПЦ «МПЦ-АСК» и автоматической переездной сигнализации «АПС-АСК». Может использоваться для автоматизации технологических процессов на железнодорожных станциях
и в системах:

  • взвешивания грузов;
  • подачи вагонов под разгрузку;
  • работы механизмов различных ворот;
  • работы контрольно-габаритных устройств и считывания номеров вагонов;
  • управления пневматическим приводом вагонного замедлителя.

Аппаратура «ССО-АСК» (рис. 3) состоит из датчиков счета осей ZR с комплектом универсального крепления к рельсу CL, устанавливаемых на границах контролируемых путевых участков, и модулей приема и обработки сигналов NP, размещаемых на посту ЭЦ.

Структурная схема системы «ССО-АСК»

Рис. 3. Структурная схема системы «ССО-АСК»

Модули NP принимают сигналы с датчиков ZR по интерфейсу RS-485, обеспечивают подсчет осей на сконфигурированных участках и формирование сигнала «свободно»/«занято».

Для увязки с системами ЭЦ и передачи информации с модулей NP в систему централизации («МПЦ-АСК»), а также для визуализации данной информации на АРМ «ССО-АСК» используется ПЛК. Подключение к модулям приема сигналов NP осуществляется с помощью сети Ethernet.

 

Заключение

Можно выделить следующие основные преимущества и особенности систем «МПЦ-АСК» и «ССО-АСК»:

  • Интеллектуальный и удобный интерфейс АРМ, резервирование, диагностика, архивирование, непрерывное протоколирование, создание отчетных форм и невозможность внешнего вмешательства за счет распределения прав доступа пользователей.
  • Система счета осей требует мало трудозатрат на обслуживание и позволяет отказаться от изолирующих стыков — одних из самых ненадежных элементов рельсовой цепи.
  • Сниженная энергоемкость системы.
  • Управление объектами многих станций и перегонов с одного рабочего места.
  • Увеличение продолжительности интервалов техобслуживания датчиков и сокращение объема сервисных работ (в сравнении с рельсовыми цепями).
  • Рельсовые датчики работают безопасно и надежно даже при экстремальных температурах, сверхсильных вибрациях, электромагнитных помехах.
  • Система счета осей допускает использование и стыковку с различными системами СЦБ.
  • Сокращение сроков повторного запуска системы при изменении путевого развития станции и связанных с этим проверок таблицы зависимостей стрелок и сигналов.

Преимущества системы «МПЦ-АСК»

  • Система оснащена резервируемой системой управления и визуализации (два независимых сервера с функцией автоматического переключения).
  • Снижение энергоемкости системы.
  • Значительно меньшие габариты оборудования и, как следствие, в три-четыре раза меньший объем помещений для его размещения.
  • Исполнение системы на современной элементной базе предоставляет широкие возможности для ее резервирования и диагностики, архивирования, непрерывного протоколирования, создания отчетных форм и невозможности внешнего вмешательства за счет распределения прав доступа пользователей.
  • Возможность управления объектами многих станций и перегонов с одного рабочего места.
  • Использование стандартного напольного оборудования СЦБ (стрелки, светофоры) и типовых схем его подключения.
  • Сокращение сроков повторного запуска системы при изменении путевого развития станции и связанных с этим проверок таблицы зависимостей стрелок и сигналов.
  • Интеллектуальный интерфейс АРМ снижает вероятность ошибочных действий дежурного персонала за счет логического контроля и всплывающих подсказок, а также удобного интерфейса и видеоархива.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.