Общая характеристика систем ДЦ

Системы ДЦ различаются по следующим принципам:

1. По импульсному: временного кода (ДВК), полярного (сигнал ТУ ПЧДЦ). Частотного (ЧДЦ, «Нева», сигнал ТС ПЧДЦ и системы «Луч»), фазового (сигнал ТУ системы «Луч»).

2. По способу передачи сообщений: спорадические, т.е. время от времени (сигналы ТУ во всех системах, сигналы ТС – во всех системах, кроме «Нева» и «Луч»); циклические (сигналы ТС в системах «Нева» и «Луч»).

3. По использованию линии связи при передаче сигналов: симплексные, когда существует или сигнал ТУ, или ТС (ДВК, ПЧДЦ, ЧДЦ); дуплексные, когда могут одновременно передаются сигналы ТУ и ТС («Нева», «Луч»).

4. По элементной базе: релейные (ДВК, ПЧДЦ, ТУ-ЧДЦ), бесконтактные («Нева», «Луч», ТС-ЧДЦ).

Общая характеристика отечественных систем ДЦ приведена в табл. 3.2. В ней обозначены названия систем, характеристика приказов ТУ и ТС (количество импульсов ; продолжительность , ; импульсный признак: В, П, Ч, Ф; количество управляемых объектов ; количество контролируемых объектов ; способ передачи приказа: спорадический СП и циклический Ц), элементная база (реле, бесконтактная БК с использованием электронной техники 1-го поколения, интегральные микросхемы ИМС, микропроцессоры МП), линия связи (симплексная С, дуплексная Д), год разработки.

Т а б л и ц а 3.2

Общая характеристика систем ДЦ

Как видно из табл. 3.2 в последние годы наметился явный поворот в сторону внедрения микропроцессорных систем (ДЦМ). Отличительными чертами их является: байтовый принцип построения сигналов ТУ, ТС; программный способ функционирования; модульный способ компоновки аппаратуры; наличие АРМов ДНЦ и ШН на основе ПЭВМ с вытекающими отсюда преимуществами по функционированию и обслуживанию; оптронная развязка цепей сопряжения с релейной частью ЭЦ.

СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

ДАННЫХ СПД-ЛП

В решении проблем информатизации железнодорожного транспорта России одной из важнейшей является задача авто­матизации сбора (съёма) первичной оперативной информации в мес­тах её зарождения, обеспечения при этом максимальной досто­вер­ности и минимального времени её доставки потребителям в соот­вет­ствии с установленными нормативами.

Актом приёмочной комиссии, назначенной Указанием МПС №С-1092у от 10.12.96г., система и аппаратно-программный комплекс СПД-ЛП приняты и рекомендованы для тиражирования и применения на сети железных дорог России в качестве базовой системы автоматизированного сбора, обработки и передачи инфор­мации, получаемой от следующих прикладных систем:

– Контроля технического состояния подвижного состава (ПОНАБ, ДИСК, РИСК);

– Контроля функционального и технического состояния устройств СЦБ на станциях и перегонах;

– САИД – системы автоматической идентификации подвижных объектов ж.д. транспорта;

– Контроля функционального и технического состояния средств связи, энергетического хозяйства, охранной и пожарной сигнализации и, при необходимости, других объектов ж.д.транспорта.

Практическое использование комплекса СПД-ЛП позволяет решить ряд задач, а именно:

– Повышение оперативности и качества воздействия на перевозочный процесс и. как результат, экономия всех видов ресурсов (подвижного состава, электроэнергии, топлива и др.), мобильное реагирование на потребности пользователей транспортных услуг;

– Своевременное полное и качественное удовлетворение заявок на транспортные услуги;

– Сокращение продолжительности каждого этапа управления (сбор, обработка, передача пользователю информации и др.);

– Повышение достоверности и полноты информации, используемой для планирования эксплуатационной работы, а также ускорение самого процесса планирования;

– Сокращение контингента за счёт укрупнения объектов управления и устранения промежуточных звеньев;

– Улучшение условий труда оперативно-диспетчерского персонала.

Решение указанных задач является необходимым условием обес­печения высокой эффективности применения вновь создава­е­мых автоматизированных систем управления технологическими про­цессами работы ж.д. транспорта.

Основным принципом информационного обеспечения СПД-ЛП является создание комплексной единой базы данных, ото­бра­жа­ющей поездную, вагонную, локомотивную бригадную модели, а также информацию о состоянии технических средств.

На базе комплекса СПД-ЛП строится единый диспетчерский центр управления (ЕДЦУ), включающий в себя автоматизированные рабочие места (АРМ) диспетчерского аппарата:

– дежурного по станции (ДНЦ);

– поездного диспетчера (ДПС);

– диспетчера сигнализации и связи (ШЧД);

– дорожного диспетчера (ДГП);

– оператора станционного технологического центра (СТЦ);

– товарного кассира (ТВК);

– дежурного по локомотивному депо (ТЧД);

– энергодиспетчера (ЭЧД);

– дежурного по вагонному депо и оператора пункта тех­ни­чес­кого осмотра вагонов (ВЧД, ПТО), а также ПЭВМ для подключения к другим АРМ системы (АРМ «Анализатор», телеконференция, АРМ механика ЕДЦУ и др.).

Для реализации задачи создания автоматизированного рабочего места ДНЦ необходима оперативная информация о сос­тоянии устройств СЦБ на станциях участка (сигналы светофора, по­ло­жение стрелок, занятость путей, секций и блок-участков). АРМ ДПС обес­печивает съём информации с устройств СЦБ и датчиков низо­вых устройств для отображения поездной ситуации на диспетчерском участке в целом, за исключением перегонов и каждой станции с возможностью визуального контроля:

– занятости всех рельсовых цепей;

– показаний поездных и маневровых сигналов;

– приготовленных маршрутов;

– положения стрелок;

– работы устройств СЦБ и т.д.

ЕДЦУ решает задачи автоматизации управления движением поездов, обеспечивает автоматизированное ведение графика исполненного движения, поставляет сведения о поездном положении по заданным диспетчером параметрам.

Информация о состоянии объектов управления нижнего уровня снимается через систему передачи данных (СПД). Она создаётся на базе специализированных устройств (концентраторов информации и периферийных контроллеров), обеспечивающих сбор и передачу информации по типовым каналам связи на сервер СПД. Он же является одновременно рабочей станцией локальной вычис­ли­тельной сети – ЛВС. Если информация со станций достаточно пол­но имеется в системе диспетчерской централизации «Нева», то целесообразно вводить эту информацию в ПЭВМ с устройств цент­рального поста ДЦ «Нева» посредством специального адаптера.

Организация СПД

Система передачи данных организуется с использованием имеющихся каналов ТЧ и включает в себя головную ПЭВМ (сервер сигналов), концентраторы (КИ) и контроллеры (К) СЦБ.

В качестве сервера используется та же самая ПЭВМ, которая снимает информацию с ДЦ «Нева», но для работы с СПД пред­наз­на­чаются её последовательные порты (СОМ1 и СОМ2). Кроме того, мо­дуль УПСТ (RS-232) для связи с ПЭВМ, которая входит в сос­тав локальной сети.

Концентраторы (КИ) представляют собой микро­процес­сорные устройства, в которые входят:

– модуль центрального процессора (МЦП);

– модуль УПСТ (RS-232) для связи с ПЭВМ;

– модемы (по количеству подключаемых каналов связи, но не более 5;

– блок питания.

Концентратор, подключаемый к серверу, должен распола­гаться от него на расстоянии, не превышающем максимально допустимого для СОМ-порта ПЭВМ, т.е. 15-20 метров. Возможно и более удалённое его расположение (например в ЛАЗе), однако это потребует применения дополнительных устройств (и затрат) для свя­зи концентратора и ПЭВМ, а кроме того, весьма затрудняет на­лад­­ку и обслуживание СПД, поэтому такой вариант менее предпочтителен.

Остальные концентраторы могут устанавливаться на станциях в ЛАЗах, комнатах связи или других помещениях, где имеется питание 220 В, подведены 4-х проводные окончания под­клю­чаемых каналов и имеется возможность их обслуживания.

Контроллер СЦБ представляет собой также микро­про­цес­сорное устройство­, предназначенное для съёма и передачи инфор­мации от устройств СЦБ. В его состав входят:

– модуль центрального процессора (МЦП);

– модем (для связи с концентратором);

– модули МДВ (общим количеством до 7);

– блок питания.

Каждому контроллеру и каждому концентратору присваи­ваются собственные адреса. Контроллер устанавливается на стан­ции вблизи пульта ДСП или в релейной и подключается к 4-х про­вод­­ному выделению группового канала. Контроллер снимает ин­фор­ма­цию с лампочек пульта или контактов реле о занятости пу­тей, секций, положении стрелок, сигналах светофоров. Для снятия этой информации в контроллер устанавливаются модули типа МДВ-3 или МДВ-4 в необходимом количестве, но не более 7 штук. Каж­дый модуль МДВ-3 имеет 29 входов для подключения объек­тов, а МДВ-4 – 58 входов. Таким образом, к одному контроллеру мож­но подключить 406 точек (при установке 7 модулей МДВ-4). Если этого количества недостаточно, то устанавливается 2 и более контрол­леров, причём в этом случае к каналу связи подключается толь­ко первый из них, а каждый последующий включается в пред­ы­дущий «по цепочке» через модули УПСТ или модем. В каждый из контроллеров, соединённых «цепочкой» (кроме последнего), мож­но установить не более 6 модулей. Как показала практика, не реко­мендуется включать «цепочкой» более 2-х контроллеров. При на­личии на станции большого количества конт­роллеров их следует под­ключить к каналу связи через концентратор.

Специальная модификация модуля МДВ-3С позволяет сни­мать информацию с лампочек стрелочного коммутатора, имею­ще­го нейтральное положение рукоятки, при котором лампочки не го­ря­т.

После включения питания контроллер в первую очередь определяет количество установленных в нём модулей МДВ. Далее через каждые 2 секунды контроллер считывает информацию со всех входов всех модулей и побитно сравнивает её с информацией, счи­­танной в предыдущем цикле. При обнаружении хотя бы одного из­ме­нения формируется информационный блок. В этот блок вклю­ча­­ется информация только с тех модулей, в которых было обна­ру­жено изменение хотя бы одного бита информации, а также ука­зы­вается по­ряд­ковый номер модуля. Если состояние входов каких-либо моду­лей не изменялось, то информация с них в этот блок не включается.

Каждые 30 секунд независимо от наличия изменений в ин­фор­мации формируется и передаётся полный блок, в который вклю­­чается информация от всех установленных в контроллере модулей. Для доставки этой информации от контроллеров к серве­ру сиг­­налов разработаны два варианта систем передачи данных, пред­­назначенных для работы с каналообразующей аппаратурой раз­­лич­ных типов.

Первый вариант реализуется на любой аппаратуре связи, обеспечивающей двухточечные каналы ТЧ (П-309, П-330 и пр.), и имеет древовидную структуру. Процесс обмена информацией проис­хо­дит по следующему алгоритму:

Каждый из концентраторов периодически посылает кадр ти­па ЗАПРОС нижестоящим устройствам по всем имеющимся у него ка­на­лам, кроме канала 0 и ожидает ответа на него. Нижестоящий кон­центратор или контроллер, получив запрос и проверив его на соот­ветствие формату, отвечает на него либо кадром ПУСТОЙ ОТ­ВЕТ (при отсутствии информации для передачи), либо ИН­ФОРМАЦИОННЫМ КАДРОМ (при наличии информации). Если запрос принят с ошибками (обнаружено несоответствие формату), нижестоящее устройство на такой запрос не отвечает вообще. При отсутствии связи с вышестоящим устройством концентратор сохраняет принятую информацию в своей памяти. Когда она будет полностью заполнена, концентратор перестаёт посылать запросы по низовым каналам до тех пор, пока вся хранящаяся информация не бу­дет передана или уничтожена (например, переключением питания концентратора).

ПЭВМ может передавать любые сообщения или команды лю­бо­му устройству СПД. Они имеют структуру ИНФОР­МА­ЦИОН­НО­ГО КАДРА и рассылаются концентраторами всем устройствам СПД, но исполняются лишь тем, кому адресованы, а остальными игнори­руются.

Второй вариант СПД реализуется с использованием груп­по­вых каналов ТЧ (К-24, «АСТРА», К-3Т). В этом случае СПД имеет линейную структуру и не требует применения концентрато­ров, за исклю­чением одного, являющегося согласующим устройством меж­ду ка­налами связи и ПЭВМ и называемого координатором. Все контроллеры подключаются к 4-х проводным окончаниям группо­вого канала. Принцип работы СПД на групповых каналах основан на последовательном опросе контроллеров, подключённых к данному кана­лу. Инициатором опроса является сервер сигналов, который через координатор посылает кадр ЗПРОС поочерёдно каждому контроллеру. Этот запрос принимают все контроллеры, подклю­чённые к данному каналу, но отвечает на него только тот, адрес ко­то­рого совпадает с адресом, указанным в запросе. Конт­рол­лер, по­лучив «свой» запрос и проверив его на соответствие фор­мату, отве­чает ИНФОРМАЦИОННЫМ ОТВЕТОМ, если имеет инфор­мацию для передачи, и ПУСТЫМ ОТВЕТОМ, если не имеет. Ин­фор­ма­ционный ответ принимается координатором, проверяется на пра­вильность формата и совпадение контрольной суммы и, при от­сут­ствии ошибок передаётся в сервер сигналов. При наличии ошибок кадр игнорируется, о чём сообщается серверу, и в следую­щем запросе данному контроллеру будет передана команда «Пов­торить предыдущий кадр». При неполучении ответа от контрол­лера координатор передаёт в ПЭВМ сообщение об отказе адреса.

Как показывает практика, не всегда является возможным организовать чисто линейную структуру, т.к. не на всех станциях имеется возможность подключения к групповому каналу, и кроме того, при наличии нескольких контроллеров на одной станции их невозможно подключить непосредственно к одному канальному окончанию, поэтому возникает необходимость в «гибридном» ва­ри­­ан­те СПД, объединяющем оба описанных выше варианта. Струк­тура СПД в таком случае получается достаточно сложной, а так­же увели­чивается количество различных вариантов программ, уста­на­вли­ваемых в контроллерах и концентраторах, что несколько услож­няет на­лад­ку и эксплуатацию системы.

Для передачи информации в СПД всех вариантов исполь­зу­ют­ся модемы с частотной модуляцией 1300/2100 Гц, обеспечи­ва­ю­щие скорость передачи 1200 Бод. Уровни передаваемых сигна­лов дол­жны соответствовать нормативным значениям для передачи инфор­мации.