Системы сбора и управления информацией на основе серийных программируемых контроллеров

     Такой подход в построении технических  средств позволяет повысить живучесть  системы в целом, обеспечить возможность  дублирования элементов и резервирования каналов связи, решать на нижнем уровне задачи, требующие значительных вычислительных ресурсов, в том числе по поддержке  протоколов глобальных сетей.

     Для обеспечения съема и передачи на станции дискретных и аналоговых сигналов от сигнальных и переездных установок аппаратура нижнего уровня содержит:

     модуль  линейный аналоговый (МАЛ), предназначенный  для сбора и преобразования в  цифровой код аналоговой информации от восьми контролируемых устройств; генератор линейных сигналов (ГЛС), служащий для сбора дискретных сигналов от 15 контролируемых устройств (контакты реле) и реле состояния блок участка (переезда). Кроме того, ГЛС принимает цифровой код измеренных аналоговых величин и передает его в линию в виде последовательного циклического кода (рис. 4).

     Линейные  выходы всех генераторов линейных сигналов (до 24) подключаются параллельно к  двухпроводной линии связи (кабельной  или воздушной), например к линии  двойного снижения напряжения (ДСН).

     Одновременная передача информации с 24 сигнальных установок  в общую линию связи основана на частотном разделении каналов. Кодирование  информации о состоянии 15 контролируемых устройств или аналоговой информации каждым ГЛС выполняется по принципу временного разделения каналов. Состояние  каждого контролируемого устройства (контакта реле) или код аналоговой информации передается в дискретной форме модулированными по длительности паузами между частотными посылками. Одновременно модулированными по длительности частотными посылками посылается информация о состоянии блок участка (переезда). 
 
 

     

     Рис. 4. Структура последовательного кода при передаче дискретной (а) и аналоговой (б) информации 

     При наличии аналоговой информации от МАЛ  на входах ГЛС последовательный циклический  код линейного сигнала содержит 4 байта (2 байта дискретной информации и 2 байта аналоговой). За один цикл передачи информации ГЛС передает код о  напряжении одного аналогового сигнала. Во втором байте последовательного  кода, содержащего аналоговую информацию, включено сообщение о состоянии  четырех информационных каналов  для сокращения времени получения  данных по этим каналам. При передаче любого сообщения модулированными  по длительности частотными посылками  посылается информация о состоянии  блок участка (переезда). При передаче дискретной информации ГЛС формирует  импульсную последовательность циклического кода (рис. 5). На этом рисунке Ч — частотная посылка; Б — бесчастотная посылка (пауза).

     Информация  от каждой сигнальной установки по линии связи (например, ДСН с развязкой  конденсаторами от цепей постоянного  тока) поступает на станционную приемную аппаратуру и выделяется полосовыми фильтрами модулей приемных каналов  ПК. После дешифрации принятого сигнала  ПК выставляет информацию в последовательную интерфейсную шину RS-232 для использования аппаратурой верхнего уровня АСДК (рис. 6.) При необходимости, по этому же стыку, информация может быть выведена на модули индикации. 

     

     Рис. 5. Структура циклического кода линейного сигнала при передаче дискретной информации

     Подсистема  верхнего уровня выполняет прием и маршрутизацию потоков информации от КДК, ее обработку и отображение на автоматизированных рабочих местах сети АСДК. Кроме того, на этом уровне осуществляется связь с внешними вычислительными системами, в том числе с автоматизированной системой оперативного управления перевозками (АСОУП) и автоматизированной системой службы сигнализации, централизации и блокировки (АС-Ш). В состав подсистемы верхнего уровня входят различные технологические автоматизированные рабочие места  пользователей (поездного и узлового диспетчеров, сменного инженера дистанции сигнализации и связи, дежурного по станции, электромеханика постов ЭЦ и горочной автоматической централизации (ГАЦ), диспетчера локомотивного депо, дежурного по пассажирским и грузовым паркам и др.). Все автоматизированные рабочие места АСДК поддерживают единый протокол обмена. Сеть АСДК выполняет функции электронной почты и открыта для подключения автоматизированных рабочих мест других разработчиков. Система ориентирована на работу в центре управления и совместно с АС-Ш.

     Основными характеристиками сети АСДК являются: возможность обмена информацией  между любыми абонентами сети и информацией  произвольного вида, в том числе  информацией реального времени; программная поддержка любой  конфигурации связи абонентов сети; администрирование доступа в  сети; динамическая маршрутизация потоков  информации.

 

     

     Рис. 6. Структурная схема аппаратуры АСДК нижнего уровня 

     Каждое  автоматизированное рабочее место  реализует ряд общесистемных  функций: графическое представление  на экране монитора в виде мнемосхем  информации о реальном состоянии  устройств сигнализации, централизации  и блокировки (СЦБ), поездном положении  на контролируемых объектах (станциях, перегонах); логический контроль состояния  устройств СЦБ; ведение системных  протоколов, а также протоколов работы устройств СЦБ, действий персонала, состояния связи; принудительное обращение  внимания оператора на возникновение  нештатных ситуаций («всплывающие окна»), звуковая сигнализация; настройка и  корректировка системных и пользовательских параметров (дата, время, цветовая палетка, печать).

     Основные  специализированные функции автоматизированных рабочих мест АСДК предназначены  для решения технологических  задач, стоящих перед оперативным  персоналом.

     Автоматизированные  рабочие места оперативных работников решают задачи: автоматического определения  времени прибытия и отправления  поездов; автоматического слежения за поездными объектами в пределах зоны контроля; идентификации (автоматической и ручной) подвижных объектов; связи  с АСОУП в режиме регламента (сообщение 1042) и по запросам. Кроме этого, автоматизированные рабочие места обеспечивают: корректировку  операций с поездами при нарушениях в работе АСДК; учет действующих  предупреждений и контроль их исполнения; обмен информацией о номерах  поездов и операциях с поездами через сеть АСДК между автоматизированными  рабочими местами.

     Автоматизированное  рабочее место поездного диспетчера решает задачи автоматизированного  ведения графика движения поездов, в том числе создания экранной формы графика, получения его  цветной твердой копии, контроля оборота локомотивов и др.

     Автоматизированные  рабочие места оперативных работников позволяют сигналам реального времени  формировать поездные сообщения  в адрес АСОУП, осуществлять автоматизированное ведение журналов движения поездов. Кроме этого, автоматизированное рабочее  место дежурного по станции может  быть дополнен системой автоматического  оповещения работающих на путях лиц, пассажиров о движении поездов и  программным модулем контроля закрепления  поездов и групп вагонов тормозными башмаками.

   4. Система АПК-ДК

 

     Аппаратно-программный  комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК) является наиболее удачной реализацией  функций диспетчерского контроля на современном техническом уровне.

     Использование средств вычислительной техники  расширило функциональные возможности  системы АПК-ДК не только для поездного  диспетчера, но позволило решить и  основные задачи контроля состояния  технических средств систем железнодорожной автоматики (ЖАТ) на перегонах и станциях диспетчерского участка.

     Таким образом, система АПК-ДК имеет двойное назначение и обеспечивает:

     оперативный съем информации на сигнальных точках перегонов о состоянии рельсовых  участков, светофоров и других средств  и передачу ее на станции для последующего использования для контроля поездного положения и технического диагностирования перегонных устройств;

     оперативный съем информации на станциях о состоянии  путевых объектов и технических  средств и передачу ее поездному  диспетчеру и диспетчеру дистанции  сигнализации, связи и вычислительной техники;

     обработку и отображение информации у пользователей  по ведению исполняемого графика  движения; расчету прогнозного графика  по текущему поездному положению; расчету  показателей работы участка и  выдаче справок; логическому определению  ложной свободности участка и  опасного сближения поездов; анализу  работы устройств; определению предотказного  состояния устройств; обнаружению  отказа; оптимизации поиска и устранению отказа; архивации и восстановлению событий; статистике и учету ресурсов приборов.

     На  станциях, т.е. на первом (нижнем) уровне управления перевозочным процессом (рис. 7) выполняются сбор, преобразование, концентрация информации о состоянии перегонных и станционных устройств. Далее эта информация может быть отображена на автоматизированных рабочих местах дежурного по станции и дежурного электромеханика, но обязательно передается на второй уровень управления, т.е. поездному диспетчеру, и на автоматизированное рабочее место диспетчера дистанции сигнализации, связи и вычислительной техники.

     Состояние перегонных устройств систем железнодорожной автоматики контролируют автоматы контроля сигнальных точек (АКСТ), выполненные на базе специализированных контроллеров. Наибольшее распространение имеет блок АКСТ-СЧМ, представляющий собой генератор частоты, формирующий посылаемые в линию связи циклические восьмиимпульсные частотные посылки в соответствии с состоянием контролируемых объектов. При восьми выходных импульсах благодаря манипуляции по длительности импульсов и пауз (интервалов) АКСТ-СЧМ позволяет контролировать состояние семи дискретных датчиков (реле) и двух пороговых датчиков. 
 

     

     Рис. 7. Структурная схема системы АПК ДК 

     При этом соблюдаются следующие правила:

     длительность  импульса в один такт соответствует  замкнутому состоянию контакта датчика  и состоянию «параметр в норме» порогового датчика;

     длительность  импульса в два такта соответствует  разомкнутому состоянию контактного  датчика и состоянию «параметр  не в норме» порогового датчика;

     длительность  разделительного интервала между  импульсами в один такт соответствует  разомкнутому состоянию датчика;

     длительность  разделительного интервала в  два такта соответствует замкнутому состоянию датчика;

     длительность  паузы между посылками восьмиимпульсных комбинаций установлена равной трем тактам;

     длительность  такта (0,468 ± 0,007) с.

     При проектировании АПК-ДК определяется перечень параметров, контролируемых каждым АКСТ-СЧМ.

     Для систем автоблокировки параметры выбирают из следующего перечня:

• отсутствие основного питания на сигнальной точке;
• отсутствие резервного питания;
• перегорание основной нити лампы красного огня;
• перегорание резервной нити лампы красного огня;
• перегорание нити лампы разрешающего огня;
• установленное направление движения;
• сход изолирующего стыка;
• пропадание постоянного напряжения блока БС-ДА;
• занятость блок участка;
• неисправность АКСТ-СЧМ или линии ДСН;
• пропадание обоих фидеров питания на объектах с аккумуляторным резервом;
• аварийный отказ.

     При проектировании для каждого АКСТ-ЧМ устанавливается несущая частота (частота настройки генератора), поскольку все АКСТ перегона работают по общей физической линии с частотным  разделением каналов.

     На  одной физической цепи может работать до 30 АКСТ-ЧМ со следующим разделением частот (табл. 1.).

     Таблица 1

     

     На  станциях (линейных пунктах) принимается  и анализируется информация от АКСТ-СЧМ  соответствующими концентраторами (промышленный компьютер). В качестве средства согласования физической линии с сигналами  от АКСТ-СЧМ перегонов с портом компьютера используются блоки 

     СЧД-10 (селектор частот демодулирующий десятиканальный).

     Устройство  согласования (рис. 8) с физической линией (ДСН) обеспечивает гальваническую развязку от линии, необходимую защиту от импульсных перенапряжений, предварительное усиление и нормирование входного сигнала.