Пультяков Андрей Владимирович
Для выполнения курсовой работы
по дисциплине
«Диспетчерская централизация»
Иркутск
2010
УДК 656.257
ББК 39.2
П88
Пультяков А.В.
П88Оборудование линейной станции устройствами диспетчерской централизации типа «Сетунь»: задание и методические указания для выполнения курсовой работы. – Иркутск: ИрГУПС, 2010. – 40 с.
Рецензенты: В.Е. Павлов, к.т.н., доцент кафедры «Электропривод
и электрический транспорт» (НИ ИрГТУ);
А.Н. Непомнящих, заместитель начальника службы автоматики
и телемеханики Восточно-Сибирской дирекции инфраструктуры.
Изложены основы организации линейного тракта диспетчерской централизации типа «Сетунь», оборудования линейного пункта на основе базового блока ББКП, организации каналов телесигнализации и телеуправления. Также рассмотрены вопросы определения загрузки поездного диспетчера ДНЦ.
Задание и методические указания предназначены студентам специальности 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» специализаций 190402.01 «Автоматика и телемеханика» и 190402.05 «Микропроцессорные информационно-управляющие системы» для выполнения курсовой работы по дисциплине «Диспетчерская централизация». Также может быть полезно инженерным работникам в практической деятельности и студентами данной специальности при выполнении дипломных проектов.
Ил. 10 . Табл. 10. Библиогр: 5 назв.
УДК 656.257
ББК 39.2
© Пультяков А.В.
© Иркутский государственный университет
путей сообщения, 2010 г.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время самым перспективным направлением совершенствования технологического процесса перевозок на железнодорожном транспорте является централизация его управления, направленная на расширение перечня задач, выполняемых поездным диспетчером (ДНЦ) [3].
Диспетчерская централизация (ДЦ) представляет собой комплекс устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, предназначенный для централизованного диспетчерского управления стрелками, сигналами и другими объектами станций диспетчерского участка (круга) по каналам телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС).
Система ДЦ «Сетунь» является диспетчерской централизацией нового поколения и предназначена для применения на железнодорожных узлах и участках железных дорог при однопутном и многопутном движении поездов с автономной или электрической тягой в системах контроля и управления движением подвижного состава. Функционально включает в себя современную систему телемеханики с высокоскоростным обменом информацией между центральным (распорядительным) постом и линейными (исполнительными или контролируемыми) пунктами [5].
Система рассчитана на использование любых устройств автоматики на станциях и перегонах. Длина управляемого и контролируемого участка железной дороги может достигать 200 – 1000 км и более, в зависимости от интенсивности движения поездов. Количество управляемых и контролируемых системой объектов на линейных пунктах практически неограниченно.
Система ДЦ «Сетунь» выполняет следующие функции, предусмотренные [1]:
- непрерывный контроль поездной ситуации на участке в автоматическом режиме с учетом номеров, индексов поездов, их ходовых качеств и других данных;
- автоматическое управление движением поездов на участке при отсутствии отклонений от заданного графика;
- прогнозирование возможного отклонения от заданного графика и выдача рекомендаций диспетчеру по предотвращению этого отклонения;
- отображение и документирование графика исполненного движения поездов, действий диспетчера и т. д.
- контроль и отображение состояния путевых объектов;
- управление скоростью движения поездов на участке в зависимости от поездной ситуации;
- передача штатных и ответственных команд на линейные пункты.
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Для оборудования заданной линейной станции устройствами диспетчерской централизации типа «Сетунь» необходимо:
1. Разработать схему организации линейного тракта ДЦ «Сетунь» для диспетчерского круга с заданным числом станций в круге.
2. Произвести расчет загрузки поездного диспетчера (ДНЦ) для рассматриваемого диспетчерского круга.
3. Представить структурную схему контролируемого пункта ДЦ «Сетунь» для заданной линейной станции, выбрав схему с резервированием или без резервирования.
4. Разработать однониточный (схематический) план заданной линейной станции (для всей станции).
5. Составить таблицы поездных (основных и вариантных) и маневровых маршрутов (для одной горловины станции).
6. Составить таблицу взаимозависимости показаний входных и выходных светофоров (для одной горловины станции).
7. На основании однониточного плана станции составить таблицу сигналов телесигнализации (для всей станции).
8. На основании составленной таблицы сигналов телесигнализации разработать матрицу сбора сигналов ТС.
9. На основании однониточного плана станции составить таблицу команд телеуправления (для всей станции).
10. На основании составленной таблицы команд телеуправления разработать релейный дешифратор команд ТУ (РДШ).
11. Проанализировать схемы на возможность возникновения отказов, рассмотреть возможные причины отказов и их последствия.
Таблицы маршрутов и взаимозависимости показаний входных и выходных светофоров составляются для одной горловины. Горловина выбирается в соответствии с последней цифрой шифра студента. Четная цифра соответствует четной горловине, нечетная – нечетной горловине.
Все схемы строятся с применением реле I класса надежности.
Все чертежи выполняются вручную.
Рекомендуемые форматы для вычерчивания схем:
1. Схема организации линейного тракта ДЦ «Сетунь» – А4;
2. Структурная схема контролируемого пункта ДЦ «Сетунь» – А4;
3. Однониточный (схематический) план станции – А3;
4. Матрица сбора сигналов ТС – А2;
5. Релейный дешифратор команд ТУ – А2.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Схема станции выбирается из рис. 1 по сумме двух последних цифр шифра студента;
2. Номер станции в круге NСТ равен сумме двух последних цифр шифра студента (для варианта с номером 0 номер станции равен 19);
3. Заданная станция оборудована блочной системой электрической централизации типа БМРЦ;
4. Прилегающие перегоны оборудованы постоянно действующей двухпутной двухсторонней трехзначной автоблокировкой типа АБЧК.
5. Стык С на заданном линейном пункте не подключается.
Остальные исходные данные выбираются из табл. 1.
Таблица 1
Исходные данные
| Параметр | Вариант (последняя цифра шифра студента) | |
| четный | нечетный | |
| Расстояние между станциями, км | ||
| Резервирование линейного пункта | есть | нет |
| Скорость передачи по стыкам А и В, бит в сек. | ||
| Число соседних кругов, Куч | ||
| Число станций в круге, Н | NСТ + 7 | NСТ + 8 |
| Число станций с работой грузовых местных поездов, Нм | ||
| Число станций с маневровой работой от диспетчера, Нмд | ||
| Число станций с работой сборных поездов, Нсб | ||
| Число горловин диспетчерского управления, Нду | (Н – 3) · 2 | (Н – 2) · 2 |
| Количество маневровых локомотивов с управлением от диспетчера, Кл | ||
| Общее количество поездов обоих направлений за смену, N, в том числе: | NСТ + 25 | NСТ + 31 |
| - грузовых поездов, Nгр | ||
| - пассажирских поездов, Nпас | ||
| - сборных поездов, Nсб | ||
| - других, Nдр | N - Nгр - Nпас - Nсб | N - Nгр - Nпас - Nсб |
Рис. 1. Схемы станций (начало)
Рис. 1. (продолжение)
Рис. 1. (продолжение)
Рис. 1. (окончание)
3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ДЦ «СЕТУНЬ»
3.1 Структурная схема линейного тракта ДЦ
Для обмена информацией между центральным постом (ЦП) и линейными контролируемыми пунктами (КП) необходимо организовать линейный тракт. Количество КП, подключаемое к ЦП может достигать 30. Дальность связи определяется суммой расстояний между КП. Расстояние между КП определяется типом линии связи и составляет [4]:
– для выделенного канала ТЧ – без ограничений;
– для физических линий (ФЛ) – до 25 км.
Скорость передачи информации в линейном тракте составляет 2400/1200 бод. Максимальное время передачи команды ТУ при 30 КП составляет не более 1,3 с. Время поступления на ЦП текущей информации ТС (время цикла) для 30 КП составляет не более 5,0 с [2].
Структурная схема линейного тракта ДЦ, обеспечивающего передачу информации ТУ-ТС между ЦП и КП, может быть различной в зависимости от расстояния между КП, технической оснащенности участка и т.д. с использованием соответственно различных протоколов обмена информацией. Возможны следующие структуры линейного тракта:
– цепочечная с обходным каналом;
– канал ТЧ с общим доступом (четырехпроводная логическая многоточка).
Цепочечная структура линейного тракта ДЦ применима на участках с расстояниями между линейными пунктами, не превышающими 25 км. В противном случае необходимо применять структуры линейного тракта с использованием канала ТЧ (канал с общим доступом).
Цепочечная структура линейного тракта представлена на рис. 2.
Рис. 2. Цепочечная структура линейного тракта
КП объединяются по цепочечной структуре с замыканием в кольцо обходным каналом ТЧ.
Участки между соседними станциями по стыкам А‑В – физическая кабельная (воздушная) линия связи, четырехпроводное окончание. Участок между центром и самой удаленной станцией – выделенный канал ТЧ, четырехпроводное окончание. Участок по стыку C – примыкание к КП (расширение системы), интерфейс RS485/422 – двухпроводное / четырехпроводное окончание. Дополнительными пользователями могут являться линейный блок УЛ системы передачи ответственных команд СПОК (1), станционный контроллер системы ТКС (2), контроллер ДИСК или КТСМ (3) и др.
Структура линейного тракта с каналом ТЧ с общим доступом (четырехпроводная логическая многоточка) представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структура линейного тракта с каналом ТЧ с общим доступом
Передача информации в линейном тракте осуществляется в режиме полного дуплекса.
3.2 Алгоритмы обмена информацией в линейном тракте ДЦ
Спецификация форматов передаваемой информации в линейном тракте ДЦ представлена в табл. 2. КП может передавать на ЦП три вида сообщений:
– ПТС – информация о состоянии всех контролируемых объектов на станции + информация от дополнительных пользователей (при наличии);
– НТС – информация о состоянии контролируемых объектов на станции, изменивших свое состояние с момента последнего опроса + информация от дополнительных пользователей (при наличии);
– КВС – информация о сбое при приеме кадров со стыка, противоположного направлению получения ГЗП (ГЗН).
Таблица 2
Спецификация форматов сообщений
| Формат | Отправитель | Содержание |
| ПТС | КП | Полный кадр ТС |
| НТС | КП | Кадр ТС с новой информацией |
| КВС | КП | Квитанция сбоя по приему кадров |
| ГЗП | РС «Связь» | Глобальный запрос кадров ПТС |
| ГЗН | РС «Связь» | Глобальный запрос кадров НТС |
| АЗП | РС «Связь» | Адресный запрос кадра ПТС с одного КП |
| АЗН | РС «Связь» | Адресный запрос кадра НТС с одного КП |
| КТУ | РС «Связь» | Команда ТУ |
| ДТУ | РС «Связь» | Кадр с информацией для дополнительных пользователей |
Сбор информации ТС на ЦП осуществляется методом запроса КП. На ЦП циклически формируется и выдается в линейный тракт одновременно по стыкам A и B команда глобального запроса ГЗН или ГЗП. Кадр ГЗН (ГЗП) коммутируется на противоположный стык всеми КП, собственный адрес которых не совпадает с адресом получателя, входящим в состав кадра.
При этом каждый КП, принявший ГЗН (ГЗП) активизирует передачу кадра НТС (ПТС) по направлению, соответствующему приему ГЗН (ГЗП), а также осуществляет прием кадров НТС (ПТС) с противоположного стыка от соседнего КП. КП, обнаруживший совпадение собственного адреса с адресом получателя в кадре ГЗН (ГЗП), коммутацию кадра не производит.
Кадры НТС (ПТС), поступающие с других КП, как впрочем, и любые другие кадры, с несобственным адресом получателя, также коммутируются КП на противоположный стык. В том случае, если очередной принимаемый с противоположного стыка кадр оказывается длиннее последнего транслируемого данным КП кадра, на прямом стыке образуется неопределенная пауза. В этом случае возможно заполнение данной паузы специальным байтом «пауза», который транслируется всеми КП и снимает неопределенность для центра, ожидающего в этом случае очередной кадр или квитанцию сбоя КВС. При обнаружении каким-либо КП сбоя связи при приеме кадров с соседнего КП (по таймауту или по CRC), данный КП вместо испорченного кадра осуществляет посылку квитанции сбоя КВС.
Команды ГЗН (ГЗП), посылаемые ЦП по стыкам A и B, различаются адресом получателя. Для типовой структуры опроса это адреса смежных станций, расположенных в средине диспетчерского участка, что позволяет производить опрос и прием кадров НТС (ПТС) с КП параллельно по двум направлениям. При этом опрос КП ведется в основном с помощью команды ГЗН, а ГЗП посылается при неполучении в предыдущем цикле кадров ГЗН с каких-либо КП или при нормальной связи – раз за 10 циклов. После получения кадров НТС (ПТС) и КВС (при их наличии) от КП, ЦП производит анализ ситуации по приему кадров. В случае сбоев связи ЦП определяет участок не прохождения сигналов, и осуществляет переконфигурацию опроса, которая заключается в том, что опрос КП, расположенных за поврежденным участком, осуществляется с противоположного направления. При восстановлении связи восстанавливается типовая структура опроса.
Кадр КТУ формируется по инициативе пользователя на АРМ-ДНЦ для телеуправления объектами на адресуемой станции. Кадр КТУ коммутируется всеми КП с несобственным адресом получателя. Адресуемый КП, принявший КТУ, активизирует процедуру реализации команды ТУ в соответствии с кодом команды, входящим в состав КТУ, по описанной в п.8 процедуре.
Кадр ДТУ формируется по инициативе АРМ-ДНЦ для передачи информации дополнительным пользователям, подключенным на КП к стыкам С. Кадр ДТУ коммутируется всеми КП с несобственным адресом получателя. Адресуемый КП, принявший ДТУ, активизирует процедуру передачи информации на стык С по протоколам, принятым на этих стыках.
В канале с общим доступом обмен информацией между центром и станциями осуществляется по каналу с общим доступом, к 4-х проводным окончаниям которого подключены рабочая станция «Связь» в центре (по стыку А) и аппаратура КП на станциях (по стыкам В).
Спецификация форматов передаваемой в линейном тракте информации ДЦ представлена в табл. 2, причем из всей номенклатуры используются следующие кадры: АЗП (АЗН), ПТС (НТС), КТУ, ДТУ, КВС.
Сбор информации ТС на ЦП осуществляется методом циклического адресного опроса КП, т.е. рабочая станция «Связь» формирует и выдает в линейный тракт ДЦ команду АЗП (АЗН) на очередной КП, получает в ответ от него кадр ПТС (НТС), после чего выдает команду АЗП (АЗН) на следующий КП и принимает от него кадр ПТС (НТС) и т.д. циклически по всем адресам КП, подключенным к линейному тракту. При необходимости в кадр ТС каждого КП может быть включена информация от дополнительных пользователей. Формируемый массив информации ТС по всем станциям диспетчерского участка передается по ЛВС в АРМ-ДНЦ.
Кадр КТУ формируется по инициативе пользователя на ПУ для телеуправления объектами на адресуемой станции.
4. РАСЧЁТ ЗАГРУЗКИ ПОЕЗДНОГО ДИСПЕТЧЕРА
Для определения формы управления и границ диспетчерских кругов необходимо рассчитать загрузку диспетчера и, в зависимости от неё, определить его функции.
Критерием загрузки поездного диспетчера является расчётное время оперативной работы в минутах за смену, отнесённое к 12-ти часовому дежурству. Это отношение в процентах определяет относительную загрузку диспетчера:
 | (1) |
где Т = 720 мин.
Причем, полученное значение указанного отношения не должно быть меньше рекомендуемого, более чем на 10 %.
Общая загрузка диспетчера ТД определяется по формуле:
 | (2) |
где ТП – время в минутах, затраченное диспетчером на поездную работу;
ТМ – время в минутах, затраченное на маневровую работу;
60 – время в минутах на дополнительные операции (заполнение приближения к графику исполненного движения, сбор результатов работы по станциям, переход на новый бланк графика и т. д.).
Время оперативной работы поездного диспетчера затрачивается на решение трёх основных задач по управлению поездным движением и двух – по маневровой работе:
 | (3) |
 | (4) |
где Т1 – оценка и прогноз положения на участке;
Т2 – планирование пропуска поездов;
Т3 – организация пропуска поездов;
Т4 – планирование местной работы;
Т5 – организация местной работы.
Время по каждой операции подсчитывается отдельно. Для второй и третьей операций вводятся коэффициенты К1, К2, К3 и К4, которые для двухпутных участков имеют следующие значения:
 | (5) |
Составляющие времени, затрачиваемого диспетчером на организацию поездной работы, определяются по следующим формулам:
 | (6) |
 | (7) |
 | (8) |
где Куч – число соседних диспетчерских кругов;
Кл – количество маневровых локомотивов, с управлением от диспетчера;
Нду – число горловин диспетчерского управления;
Н – число станций в круге, включая конечные;
N – общее количество поездов обоих направлений за смену;
Nгр – количество грузовых поездов;
Nпас – количество пассажирских поездов;
Nсб – количество сборных поездов;
Nдр – количество других поездов.
Составляющие времени затрачиваемого диспетчером на организацию маневровой работы определяются по следующим формулам:
 | (9) |
 | (10) |
где Нсб – число станций с работой сборных поездов;
Нм – число станций с работой грузовых местных поездов;
Нмд – число станций с маневровой работой от диспетчера.
После определения значений составляющих оперативной работы поездного диспетчера определяется его общая загрузка и делается вывод о правильности выбора размеров данного диспетчерского круга и о возможности ДНЦ осуществлять контроль и управлять данным участком.
Если значение времени оперативной работы, отнесённое ко времени дежурства превышает 85 %, то значит необходимо, либо уменьшить размеры диспетчерского круга, либо проверить возможность выделения должности маневрового диспетчера для проведения маневровых работ на этом круге. Для этого необходимо проверить отношение времени затрачиваемого на маневровую работу ко времени дежурства.
5. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДУЕМОЙ СТАНЦИИ
5.1 Схематический план станции
При проектировании устройств автоматики и телемеханики первоначальным документом является план станции, на котором в условных изображениях показываются путевое развитие со специализацией путей, изолирующие стыки, светофоры, электроприводы, пост электрической централизации (ЭЦ), релейные и батарейные шкафы и другие сооружения, необходимость нанесения которых диктуется более полной постановкой задачи.
При проектировании устройств ЭЦ на станции определяются:
- стрелки, подлежащие включению в централизацию;
- специализация путей и места установки поездных и маневровых светофоров в соответствии с технологическим процессом станции;
- места изолирующих стыков рельсовых цепей на плане путевого развития станции с учетом необходимости сокращения перепробегов маневровых составов и повышения пропускной способности станции.
Светофоры на линейных станциях подразделяются на входные, выходные и маневровые. Все светофоры устанавливаются с правой стороны по направлению движения. На станциях применяются линзовые с нормально горящими огнями мачтовые и карликовые светофоры. Мачтовыми обязательно являются входные, маршрутные и выходные светофоры на главных путях, путях безостановочного пропуска поездов, маневровые, ограждающие въезд в централизованную зону с тупиков, вытяжных и подъездных путей. Все остальные светофоры карликовые.
Изолирующие стыки позволяют электрически отделять стрелочные и бесстрелочные участки и пути станции друг от друга для контроля состояния рельсовой линии и местонахождения подвижного состава с помощью электрических рельсовых цепей. При разбивке станционных путей образуют стрелочные и бесстрелочные рельсовые цепи (путевые и стрелочные секции).
Пример однониточного плана горловины станции представлен на рис. 4.
5.2 Маршрутизация передвижений по станции
Маршрутом является организованный путь следования подвижного состава поездным или маневровым порядком в пределах станции. Маршрутизированные передвижения производятся по разрешающему показанию светофора и по замкнутым централизованным стрелкам, размыкание которых происходит одновременно или посекционно.
Все поездные передвижения по приему, отправлению и передаче поездов из парка в парк производятся по сигналам и обязательно маршрутизируются. Маневровые передвижения также маршрутизируются, за исключением изолированных районов станции, где осуществляется сортировочная работа и стрелки передаются на местное управление.
Разработка маршрутизации ведется с использованием схематического плана станции и заканчивается составлением таблиц основных и вариантных поездных и маневровых маршрутов и таблиц взаимозависимости показаний светофоров.
В таблице основных поездных маршрутов (табл. 3) перечисляются все маршруты приема и отправления поездов, и указывается положение ходовых и охранных стрелок, входящих в маршрут. В таблице вариантных поездных маршрутов указываются варианты поездных маршрутов и положение стрелок определяющих направление маршрута.
Таблица 3
Перечень основных поездных маршрутов
| № п/п | Наименование маршрута | По светофору | Стрелки | ||||||
| 2/4 | 6/8 | ||||||||
| Прием | Прием на I путь | IIЧ | + | - | + | ||||
| Прием на II путь | IIЧ | + | + | + | |||||
| Прием на 3 путь | IIЧ | + | - | - | - | ||||
| Прием на 4 путь | IIЧ | + | + | - | - | ||||
| Прием на 5 путь | IIЧ | + | - | - | + | ||||
| Прием на 6 путь | IIЧ | + | + | - | + | ||||
| Отправление | Отправление с I пути | НI | + | + | + | ||||
| Отправление с II пути | НII | - | + | + | |||||
| Отправление с 3 пути | Н3 | + | + | - | - | ||||
| Отправление с 4 пути | Н4 | - | + | - | - | ||||
| Отправление с 5 пути | Н5 | + | + | - | + | ||||
| Отправление с 6 пути | Н6 | - | + | - | + |
В таблице маневровых маршрутов (табл. 4) записываются маневровые маршруты от каждого светофора до первого попутного маневрового светофора или за встречный маневровый светофор.
Таблица 4
Перечень маневровых маршрутов
| № маршрута | Наименование маршрута | Стрелки, определяющие направление маршрута | ||
| От светофора | М2 | На 1 путь | +2/4, +6/8, +14 | |
| До светофора М6 | -2/4, +6/8 | |||
| На 4 путь | -2/4, +6/8, -10, -12 | |||
| М4 | На 1 путь | +2/4, -6/8, +14 | ||
| До светофора М8 | +2/4, -6/8 | |||
| На 4 путь | +2/4, +6/8, -10, -12 | |||
| Н4 | За светофор М6 | -10, -12, (+6/8) | ||
| За светофор М2 | -2/4, +6/8, -10, -12 | |||
| М6 | На 4 путь | -10, -12 | ||
| На 6 путь | -10, +12 | |||
| Н3 | За светофор М8 | -14, -16, (+6/8) | ||
| За светофор М4 | +2/4, -6/8, -14, -16 |
В таблице взаимозависимости показаний светофоров (табл. 5) указываются показания входного светофора при приеме и безостановочном пропуске поездов по основным и вариантным маршрутам.
Таблица 5
Взаимозависимость показаний светофоров
| Маршруты | Показание светофора | ||||||
| IIЧ | ЧI | ЧII | Ч3 | Ч4 | Ч5 | Ч6 | |
| Прием на II путь с остановкой | |||||||
| Безостановочный пропуск по II пути | |||||||
| Прием на I, 3, 4, 5 и 6 путь с остановкой | |||||||
| Безостановочный пропуск по 4 пути | |||||||
6. КОНТРОЛИРУЕМЫЙ ПУНКТ ДЦ «СЕТУНЬ»
Контролируемый пункт ДЦ «Сетунь» строится на основе микропроцессорного базового блока контролируемого пункта типа ББКП.
ББКП предназначен для работы в составе системы диспетчерской централизации на линейных пунктах для сбора информации о состоянии контролируемых объектов устройств ЭЦ, передачи ее на пункт управления (центральный пост), приема от ЦП команд телеуправления и передачу их в устройства ЭЦ. Возможно подключение на КП дополнительных пользователей для передачи информации между ними и ЦП через КП и канал связи ДЦ при соблюдении этими пользователями протоколов передачи информации в канале ДЦ [4].
ББКП предназначен для установки в релейных помещениях соответствующих линейных (станционных) пунктов и рассчитан на эксплуатацию при воздействии климатических факторов по классификационной группе К1 и механических нагрузок по классификационной группе МС1 [5].
Электропитание ББКП осуществляется от станционной батареи 24 В с максимальным током потребления 0,4 А.
Структурная схема КП без резервирования представлена на рис. 5. Представленная схема применяется для линейного тракта с цепочечной структурой. Также на представленной схеме предусмотрено наличие стыка С для подключения дополнительных пользователей.
Базовый блок контролируемого пункта ББКП представляет собой промышленный контроллер на базе изделий MicroPC фирмы Octagon Systems, аппаратно и программно ориентированный на выполнение функций системы ДЦ «Сетунь» на линейных пунктах диспетчерского участка.
Стыки А и В обеспечивают включение КП в цепочечную структуру линейного тракта ДЦ и поддержку протоколов передачи информации. При использовании канала с общим доступом стык А (и соответственно модем А в составе блока ББКП) отсутствует. Стык С реализует возможность обмена информацией с ЦП каких-либо систем автоматики, расположенных на линейном пункте (ДИСК, КТСМ, ТКС и др.) при условии поддержки ими протокола стыка С.
В состав схемы сопряжения ББКП с ЭЦ входят матрица ТС и релейный дешифратор команд ТУ, состоящий, в общем случае, из двух каскадов Д1 и Д2. Первый каскад, в свою очередь, состоит из двух частичных дешифраторов РДШ-1 и РДШ-2.
Рис. 5 Структурная схема контролируемого пункта ДЦ «Сетунь»
без резервирования
Для задания переменных параметров КП (ТС1‑ТС5, ТС17‑ТС21) используются перемычки, включаемые в матрице ТС на месте указанных контактов ТС (перемычка задает «1» в соответствующем разряде кода).
Для типового ББКП (256 ТС, 255 ТУ) вывод команд ТУ из КП осуществляется по 9-разрядной шине К (восемь проводов РК и один провод ПК) в двоичном коде. Восемь разрядов (сигналы РК1 – РК8) используются для вывода двоичного кода команды. Девятым сигналом в шине является сигнал «ПК» (пуск команды), вырабатываемый ББКП при реализации команды. Дальнейшая дешифрация команды осуществляется с помощью релейного дешифратора, выполняемого по проекту. Кроме того, релейный дешифратор обеспечивает разделение цепей ББКП и ЭЦ. Релейный дешифратор строится на контактах реле РК и ПК, которые управляются сигналами шины РК.
Структурная схема КП с резервированием представлена на рис. 6. Схема предусматривает резервирование ручным переключением на резерв с помощью кнопок Кн1, Кн2 или дистанционно (с центрального поста), возбуждая одно из реле резервирования Р1 или Р2, которые связаны полной взаимоисключающей зависимостью. Функцию устройства дистанционного переключения комплектов выполняет находящийся в резерве блок ББКП. Все команды по стыку А или по стыку В поступают на блоки ББКП-Осн и ББКП-Рез параллельно, включая и команды переключения комплектов.
При этом команду переключения на ББКП-Рез реализует ББКП-Рез, возбуждая сигнал «Рез», а команду переключения на ББКП-Осн реализует ББКП-Осн, возбуждая сигнал «Осн». Переключение комплектов осуществляется коммутацией выходных сигналов блоков ББКП-Осн и ББКП-Рез контактами реле Ррез, которые повторяют состояние реле Р1. Описанная схема переключения на резерв реализуется на линейном пункте по проекту. Стык А, как было описано выше, реализован только для КП с цепочечной структурой линейного тракта.
Количество повторителей реле Ррез определяется в зависимости от конфигурации линейного пункта. Независимо от конфигурации линейного пункта используется 13 тройников реле Ррез, что при использовании, например, реле типа НМШ1, требует дополнительно одного повторителя реле Ррез. Также каждый провод шин ОПР и ТС подключается через контакты реле Ррез. Соответственно, дополнительно нужно еще n + m тройников или (n + m)/8 (с округлением полученного значения в большую сторону) повторителей реле Ррез типа НМШ1.
Так, например, при размерах матрицы 16х16 необходимое количество тройников реле Ррез составит 45 штук, что соответствует шести реле Ррез (одно основное и пять повторителей).
На рис. 6 в качестве примера изображены одно основное реле Ррез1 и два его повторителя Ррез2 и Ррез3.
7. ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
Для передачи информации ТС от КП на ЦП на линейном пункте необходимо осуществить сбор сигналов ТС. Базовый блок ББКП производит считывание информации ТС с помощью матрицы сбора сигналов ТС, которую составляют свободные контакты контролируемых реле и включенные последовательно с ними развязывающие диоды.
Для организации матрицы сбора сигналов ТС в ББКП имеются шина опроса «ОПР» и шина ввода информации «ТС». Столбцы матрицы подключаются к шине «ОПР» ББКП, строки матрицы – к шине «ТС».
Ввод информации ТС осуществляется ББКП путем поочередного возбуждения цепей 1 – m шины «ОПР» и считывания по шине «ТС» соответствующей группы ТС. ББКП поочередно выдает в каждый провод шины «ОПР» полюс питания «Плюс» и производит считывание двух байт информации с шины «ТС».
Для типового ББКП размер матрицы ТС (m х n) равен 16х16, что позволяет собрать 256 сигналов ТС.
При отсутствии на ЭЦ свободных контактов контролируемых реле необходимо запроектировать установку соответствующих реле-повторителей. Установка и размещение развязывающих диодов, а также монтаж матрицы ТС предусматривается проектом. При построении матрицы ТС используются развязывающие диоды, в качестве которых можно использовать диоды, установленные в типовых блоках БДШ-20, выпускаемых промышленностью.
Сигналы ТС1 – ТС24 на каждом КП должны быть задействованы под одну и ту же служебную информацию, которая используется ББКП при инициализации, а также в рабочем режиме для задания некоторых переменных параметров [4]:
ТС1, ТС2 – конфигурация ЛП по сигналам ТУ, ТС в соответствии с табл. 6 (Кнф);
ТС3 – выход в DOS или загрузка рабочей программы в соотв. с табл. 7 (Тв);
ТС4 – задание скорости передачи информации по стыкам (бит в сек.) в соотв. с табл. 8 (Ск);
ТС5 – подключение стыка С (Ст.С);
ТС6…ТС8 – не используются (зарезервированы);
ТС9...ТС16 – контакты командных реле РК1 – РК8;
ТС17...ТС21 – адрес КП в двоичном коде (Ад1 – Ад5);
ТС22, ТС23 – контакты реле резервирования Р1 и Р2;
ТС24 – контакт реле ПК.
Таблица 6
Конфигурация линейного пункта
| Вариант | ТС1 | ТС2 | Объем ТС | ||
| M x N | бит | байт | |||
| 16х8 | |||||
| 16х16 | |||||
| 16х32 | |||||
| 32х32 |
Таблица 7 Таблица 8
| Выбор программы для загрузки | Скорость передачи информации по стыкам | |||||
| Вариант | ТС3 | Программа | Вариант | ТС4 | Скорость | |
| РП | ||||||
| DOS |
Сигналы ТС приведены в табл. 9. Перечень возможных сигналов ТС представлен в табл. П.1 приложения.
Схема матрицы ТС приведена на рис.7.
Таблица 9
Таблица сигналов ТС (для матрицы размерностью 16х16)
| № байта группы | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | … | 31 | 32 | ||
| № сигнала в байтах | 1 | Кнф=1 | РК1 | Ад1=0 | 2/4ПК | 14ПК | IП | 1Ф | ||||
| 2 | Кнф=0 | РК2 | Ад2=1 | 2/4МК | 14МК | IIП | 2Ф | |||||
| 3 | Тв=0 | РК3 | Ад3=1 | 6/8ПК | 16ПК | 3П | ДГА | |||||
| … | ||||||||||||
| 7 | РК7 | Р2 | 12ПК | 12СП | ||||||||
| 8 | РК8 | ПК | 12МК | 12з | ||||||||
| ОПР | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 4 | … | 16 | 16 | |
| ТС | 1-8 | 9-16 | 1-8 | 9-16 | 1-8 | 9-16 | 1-8 | 9-16 | … | 1-8 | 9-16 |
8. ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ
Для передачи команд ТУ от ЦП на объекты управления ЭЦ линейного пункта необходима их дешифрация. Эту задачу выполняет подключенный к ББКП релейный дешифратор (РДШ). Функционально РДШ осуществляет преобразование двоичного кода, выдаваемого ББКП по шине «РК» при получении им по каналу ТУ соответствующей команды, в совокупность управляющих выходов по числу реализуемых на КП команд ТУ. При реализации какой-либо команды ТУ сигнал появляется только на одном из управляющих выходов релейного дешифратора, соответствующего реализуемой команде. Сигналы на управляющих выходах сохраняются в течение времени, необходимого для реализации команды в ЭЦ. Длительность этих сигналов задается в коде получаемой ББКП команды ТУ и реализуется в релейном дешифраторе сигналом «ПК». Сигнал на управляющем выходе имеет положительную полярность, т.е. включается от плюсовой шины станционной батареи.
Схема дешифратора состоит в общем случае из двух каскадов Д1 и Д2. Первый каскад выполняется на контактах реле РК, управляемых сигналами шины РК, и состоит из двух частичных дешифраторов РДШ-1 и РДШ-2 на 16 выходов (рис. 8 и рис. 9). РДШ-1 дешифрирует состояния четырех реле РК1 – РК4, управляемых 1 – 4 разрядами шины РК, образуя 16 выходных цепей К1 – К16, РДШ-2 дешифрирует таким же образом состояния четырех реле РК5 – РК8 (5 – 8 разряды шины РК). В зависимости от состояния реле РК1 – РК4, РК5 – РК8 в РДШ-1 и РДШ-2 может быть возбужден только один из 16‑и его выходных сигналов.
Таблица команд ТУ в общем случае выглядит в виде табл. 10.
Таблица 10
Таблица команд ТУ
| Команда | УП | УМ | УIЧ | УIIЧ | УНI | УНII | УН3 | … | ||
| Код | 00h | 01h | 02h | 03h | 04h | 05h | 06h | 07h | … | 0Fh |
| Адрес | … | |||||||||
| Команда | У2/4П | У2/4М | У6/8П | У6/8М | У10П | У10М | У12П | У12М | … | |
| Код | 10h | 11h | 12h | 13h | 14h | 15h | 16h | 17h | … | 1Fh |
| Адрес | … | |||||||||
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
| Команда | РИ | IЧПРИ | IIЧПРИ | 2-8РИ | 4-6РИ | 10РИ | 12РИ | 14РИ | … | |
| Код | 70h | 71h | 72h | 73h | 74h | 75h | 76h | 77h | … | 7Fh |
| Адрес | … |
В одной тройной строке записывается 16 команд, кроме первой строки, в которой записывается 15 команд, т.к. команда с кодом 00h, совпадающим с пассивным состоянием шины «РК», не используются. Максимальное количество тройных строк в таблице команд ТУ может достигать 16 (в табл. 10 в качестве примера представлены 1, 2 и 8 строки). Таким образом, в таблицу можно занести 255 команд ТУ.
В зависимости от количества реализуемых команд ТУ применяются различные схемы второго каскада релейного дешифратора [4]:
1). При количестве команд меньше или равном 30 второго каскада релейного дешифратора не требуется. Входы частичных дешифраторов РДШ-1 и РДШ-2 должны быть соединены с сигналом ПК. Выходы К1 каждого из частичных дешифраторов РДШ-1 и РДШ-2 не задействуются. Команда ТУ кодируется таким образом, чтобы был возбужден один из выходов К2 – К16 какого-либо частичного дешифратора, который и будет являться сигналом реализации данной команды, а в другом частичном дешифраторе возбуждался бы неиспользуемый выход К1. При этом ясно, что при количестве реализуемых команд равном или меньше 15, достаточно иметь только один частичный дешифратор РДШ-1.
2). При количестве команд более 30 реализуется второй каскад релейного дешифратора. При этом код команды 00h совпадающей с пассивным состоянием шины «РК» и соответствующие выходы РДШ не используются. Выбор варианта схемы второго каскада релейного дешифратора производится исходя из количества реализуемых команд ТУ и других местных условий, имея целью, получение более компактной и простой в монтаже схемы.
Перечень возможных объектов управления представлен в табл. П.2 приложения.
Процедура реализации на КП команды ТУ. Для исключения ошибки при реализации команд ТУ в случае отказов выходных цепей ББКП предусмотрена следующая процедура [4]:
1. Команда ТУ при передаче ее в канале защищена циклическим кодом с образующим полиномом 16-й степени. При этом вероятность трансформации команды ТУ не более 10–16. При обнаружении ошибки приема команда игнорируется;
2. Контакты реле РК и ПК релейного дешифратора контролируются ББКП как служебные сигналы ТС и перед выдачей на шину «РК» кода принятой по каналу команды производится анализ контактов РК и ПК на размыкание, что позволяет выявить ошибку цепей шины «РК» типа «короткое замыкание». При выявлении ошибки команда игнорируется и о неисправности информируется ЦП;
3. Происходит выдача кода команды на шину «РК» и после срабатывания реле РК производится анализ соответствия состояния их контактов выводимому коду команды, что позволяет выявить ошибки типа «обрыв» и «замыкание цепей». При выявлении ошибки команда игнорируется, о неисправности информируется ЦП и осуществляется переход к выполнению п.6 данной процедуры;
4. Выдается сигнал «ПК» и после срабатывания реле ПК контролируется состояние ее контакта на замыкание. При выявлении ошибки команда игнорируется, о неисправности информируется ЦП и осуществляется переход к выполнению п.6 данной процедуры;
5. Выдерживается необходимое (заданное в коде команды) время;
6. Производится сброс кода команды и сигнала «ПК». После срабатывания реле РК и ПК производится анализ состояния их контактов на размыкание. При выявлении ошибки информируется ЦП и запрещается реализация команд ТУ, если таковые уже были приняты в ББКП.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Возможные структуры линейного тракта ДЦ «Сетунь».
2. Основные достоинства и недостатки ДЦ «Сетунь».
3. Понятие телесигнализации.
4. Понятие телеуправления.
5. Понятие диспетчерской централизации.
6. Требования ПТЭ предъявляемые к ДЦ.
7. Состав базового блока ББКП.
8. Процедура реализации команды ТУ.
9. Схема увязки ББКП с устройствами ЭЦ.
10. Принципы построения матрицы сбора сигналов ТС.
11. Принципы построения релейного дешифратора команд ТУ.
12. Первый каскад релейного дешифратора.
13. Второй каскад релейного дешифратора.
14. Принципы составления таблицы ТС.
15. Служебные сигналы ТС.
16. Принципы составления таблицы ТУ.
17. Принцип резервирования линейного пункта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Балабанов И.В. ДЦ «Сетунь». Принципы построения и реализации. // Автоматика, связь, информатика. – 2006. – №10. С. 7 – 9.
2. ОСТ 32.112-98. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Эксплуатационно-технические требования к системам ДЦ».
3. Правила технической эксплуатации железных дорог Российский федерации. М.: Транспорт, 2000. – 161 с.
4. Пункт контролируемый системы ДЦ «СЕТУНЬ» (КП ДЦ «СЕТУНЬ»). Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 413ВО-00-00 ТО. – М.: НИИЖА, 1998. – 32 с.
5. Система ДЦ «Сетунь». Альбом 2. «Проектирование системы ДЦ «Сетунь» при новом строительстве. Метод. указ. по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. (И-274-00). М.: ГТСС, 2001. – 31 с.
6. Системы диспетчерской централизации / Д.В. Гавзов, О.К. Дрейман, В.А. Кононов, А.Б. Никитин; Под общей ред. Вл. В. Сапожникова. – М.: Маршрут, 2002. – 407 с.
Приложение 1
Таблица П.1
Перечень сигналов ТС