В расчете снижения эксплуатационных расходов от сокращения численности штата обслуживающего персонала определяют численность эксплуатационного штата, занятого обслуживанием устройств автоматизации (СЦБ), службы движения и пути Миссия железнодорожного транспорта в современных условиях заключается в максимальном удовлетворении потребностей экономики страны в перевозках грузов и пассажиров при минимальных издержках. При этом немаловажным критерием оценки исполнения своей миссии становится не только стоимость транспортных услуг, но и их качество, которое складывается из трех основных показателей:
*безопасность движения и сохранность грузов;
*скорость доставки;
*уровень сервиса.
Таким образом, железные дороги играют ведущую роль в экономической жизни республики в осуществлении межгосударственных и международных перевозок, включая транзит, и поддерживают продвижение страны к свободной рыночной экономике. Связывая не только отдельные территории и регионы республики, но и виды производства в единое экономическое пространство, железнодорожный транспорт по праву является основой становления и процветания Казахстана.
5.1 Надежность и безопасность
Показатели надежности и функциональной безопасности являются важнейшими характеристиками качества МПЦ-И. Под функциональной безопасностью устройства понимают защищенность от формирования устройством команд и сигналов, приводящих к нарушению безопасности движения как при нормальной работе устройства, так и в условиях возникновения в устройстве внутренней неисправности. В устройствах и системах железнодорожной автоматики, обеспечение на функциональной безопасности действует на примере двух основных принципах. В основу первого из них есть избыточность - параметрическая, аппаратная, программная, информационная. В основу второго принципа положено использование технических средств, локализующих развитие неблагоприятных процессов в системе при возникновении в ней неисправности и защищающих ее от других неправильных воздействий, то есть препятствующих возникновению опасного отказа и переводящих систему в защитное состояние.
При оценке надежности различают следующие состояния СЖАТ: исправное, при котором объект соответствует всем требованиям нормативно-технической и/или конструкторской документации, и неисправное, когда объект не соответствует хотя бы одному из этих требований. Поскольку, как отмечалось выше, последствия неисправностей могут быть разными, различают неисправные состояния объекта: работоспособное, при котором значения всех его параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и/или конструкторской документации; неработоспособное, когда хотя бы один такой параметр не удовлетворяет требованиям нормативно-технической и/или конструкторской документации; предельное, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Для контроля правильности работы каналов используется аппаратное и программное сравнение результатов выполнения отдельных команд или решения отдельных задач. Это обеспечивает:
- независимость отказов в однотипных элементах функционально избыточных структур;
- исключение возможности накопления отказов;
- защиту системы от опасных отказов при любых единичных сбоях и отказах;
- контроль правильности работы программного обеспечения.
Система МПЦ-И реализована как двухканальная структура, работающая по принципу «2 из 2». Для управления объектами в МПЦ-И используются УСО.
В МПЦ-И применяется высоконадежный комплекс технических средств, использующий специализированную безопасную схема технику, а также операционную систему реального времени отечественной разработки.
МПЦ-И оснащена резервируемой системой управления и визуализации на базе промышленных компьютеров. Для отображения конкретного объекта (станции, участка) выбираются мониторы соответствующего размера и разрешения (крупные станции возможно дополнительно оборудовать обзорными ЖК-дисплеями). При неисправностях управляющего контроллера централизации или АРМ ДСП (основного и резервного) может использоваться пульт резервного (прямо проводного) управления. В режиме резервного управления происходит аппаратное отключение управляющих воздействий УКЦ от объектов управления и подключение к объектам управления пульта резервного управления.
Для большинства систем МПЦ проектирование программы логики (так называемой адаптационной части) требует значительного времени (в общем случае около 1-3 месяцев) Тем не менее, критичность возможных ошибок приводит к необходимости значительного увеличения времени проверок. Как правило, к проектированию адаптационной части допускаются люди с уровнем знаний экспертов не только в области СЦБ, но и программирования.
В МПЦ-И реализована возможность проектирования станции при помощи расстановки унифицированных программных блоков по географическому принципу, то есть по плану станции, как это делается в системе блочной маршрутно-релейной централизации управления движением поездов (БМРЦ), с последующим их конфигурированием по проекту. Проектирование выполняется с применением системы автоматизированного проектирования (САПР).
Микропроцессорная централизация Ebilock-950 (поставщик ООО BombardierTransportationSignal»), адаптированная к условиям российских железных дорог, широко внедряется на станциях. Она является функционально развитой системой с бесконтактным управлением стрелками и сигналами. Совместно со специалистами ВНИАС, ПГУПС, ГТСС сформулированы требования к системе и расширены традиционные функции ЭЦ. В нее интегрированы функции АБТЦ, а также переездной сигнализации, местного управления стрелками и др.
В состав МПЦ Ebilock-950 входят
устройства управления; контроля состояния объектов:
- АРМ дежурного по станции, электромеханика, оператора пункта технического обслуживания вагонов, оператора местного управления стрелками;
- устройство обработки зависимостей централизации
- центральное процессорное устройство;
- объектные контроллеры со встроенными устройствами контроля изоляции монтажа
- интерфейсные устройства к напольным объектам;
- концентраторы информации о состоянии управляемых объектов и трансляции команд на изменение их положения, объединяемые между собой и с центральным процессорным устройством с помощью петель связи;
- устройства диагностики, позволяющие локализовать отказы комплектующих элементов до отдельной печатной платы;
- управляемые и контролируемые объекты
- стрелочные электро-приводы, светофоры, переезды, рельсовые цепи и др.;
стативы с релейным оборудованием, генераторами и приемниками рельсовых цепей, трансформаторами и др.
устройства электропитания
- первичные и вторичные источники; устройства защиты
- заземления, разрядники, предохранители,
- кабельные сети, состоящие из кабелей от объектных контроллеров к напольным устройствам СЦБ.
Система Ebilock-950 - это система микропроцессорной централизации с электронными объектами контроллерами. Петля связи - совокупность аппаратных, программных средств и физической линии связи используемых для передачи информации между ЦП и системой ОК. УБП - Устройство бесперебойного питания. Диаграмма поиска неисправности системы, объектных контролеров МПЦ EbIlock-950. Возможные причины неисправности:
- воздействие помех на канал передачи информации
- кратковременное пропадания питания
- неисправность модема в шкафу центрального компьютера
- неисправность модема на плате концентратора
- повреждение петлевого кабеля
Ядром системы является центральный компьютер, который безопасным способом осуществляет все взаимозависимости, принятые для электрических централизаций стрелок и сигналов. Он также взаимодействует с автоматизированными рабочими местами операторов, а также с системой объектных контроллеров, непосредственно управляющих электроприводами стрелок, светофорами, контактами реле, посредством которых считывается информация о состоянии рельсовых цепей и всех релейных систем, увязанных с компьютерной централизацией. Длительность цикла опроса всех объектов составляет согласно техническому заданию не более 600 мс.
Безопасность в системе обеспечивается за счет перевода объектов в защитное состояние при выявлении отказов, а также благодаря выполнению норм Европейского комитета по стандартизации в области электротехники (CENELEC), использованию системных принципов создания программного обеспечения и разработки аппаратных средств. Системный принцип подразумевает заданный уровень безопасности и способ его обеспечения, защиту от систематических и случайных ошибок, диверсификацию программ. Принципы безопасного построения аппаратных средств заключаются в использовании двух процессоров, работающих с диверсифицированными программами, двойного таймера управления памятью, контрольных запусков и пере запусков, а также других мероприятий.
Структура системы микропроцессорной централизации Ebilock 950
Микропроцессорная централизация обладает более высокими показателями надежности за счет использования возможностей электронных технологий и устройства 100 процентов горячего резерва многих составных элементов, в то время как в централизации релейного типа имеется значительное количество элементов, отказ которых приводит к выходу из действия практически всей системы. Попытки осуществить дублирование или резервирование таких элементов являются дорогостоящими и существенных положительных результатов не выводит.
Связь центрального компьютера с объектными контроллерами осуществляется по симметричному медному четырехпроводному или волоконно-оптическому кабелю (петля связи) через модемы и концентраторы с использованием цифровой системы передачи. Это позволяет разместить объектные контроллеры в непосредственной близости от объектов управления. В результате значительно (примерно в 3 раза) снижается расход кабеля по сравнению с размещением объектных контроллеров на центральном посту. Управляемый объект (рельсовая цепь, электропривод, светофор) находится в непосредственной близости от системы управления и контроля, что способствует облегчению поиска повреждений и регламентного обслуживания. Окончательное решение об использовании на станции централизованного или децентрализованного размещения объектных контроллеров принимает заказчик.
Объектные контроллеры МПЦ "Ebilock 950" способны взаимодействовать с отечественными рельсовыми цепями, сигналами, электроприводами, реле и выполнять увязки со всеми существующими системами автоблокировки, переездной сигнализации и другими устройствами. Поэтому к числу важных задач при проектировании относятся определение границ зоны действия МПЦ и построение интерфейсов для увязки с оставшимися устройствами в релейном исполнении. Система МПЦ может взять на себя непосредственное управление прилегающими перегонами, переездами и другими объектами, что сводит к минимуму использование реле. Для станций разработаны интерфейсы увязки с автоблокировкой, переездом, а также со схемами кодирования рельсовых цепей, очистки стрелок, АЛСН и системой автоматического управления тормозами, устройствами контроля состояния подвижного состава. С помощью одного центрального процессорного устройства можно управлять 150 логическими объектами и 100 объектными контроллерами, то есть станцией с числом стрелок до 50 или станцией с числом стрелок до 30 и устройствами автоблокировки на прилегающих перегонах с централизованным (на посту МПЦ) размещением аппаратуры. При необходимости включения в централизацию большего числа управляемых объектов центральная система обработки может быть расширена за счет подключения дополнительных компьютеров и соединения их между собой с помощью локальной сети.
В МПЦ "Ebilock 950" используется мощный источник бесперебойного питания с необслуживаемой аккумуляторной батареей, от которого заряжаются как, электронные устройства, так и рельсовые цепи, электроприводы, светофоры, реле, что позволяет исключить отказы при грозовых разрядах, коротких замыканиях в контактной сети и других перебоев.
Использование источников бесперебойного питания, которые не применялись в централизации релейного типа, повышает уровень надёжности микропроцессорной централизации. Использование дизель-генераторов, в том числе и автоматизированного типа, не позволяет избежать нарушений в работе устройств сигнализации при отключении внешнего электроснабжения, ввиду значительной инерционности системы запуска последних. Дальнейшим развитием электрической централизации являются разработки компьютерных и микропроцессорных систем. Последние несколько лет ведутся активное внедрение МПЦ (микропроцессорной централизации) на железных дорогах Казахстана. Опыт эксплуатации первых систем МПЦ показал их эксплуатационные и технические преимущества перед релейными системами. Учитывая быстрые темпы развития и совершенствования микропроцессорной техники, снижение ее стоимости, можно утверждать, что с течением времени МПЦ станут основными системами станционной автоматики. Общая безопасность и безотказность систем МПЦ более высока, чем у релейных ЭЦ. Применение микропроцессорной техники позволяет дополнить ЭЦ новыми функциями, сделать уровень системы более интеллектуальным.
При этом можно выдедить следующие аспекты:
- включение МПЦ в общую систему управления движением поездов на участке или в районе;
- расширение зоны управления применением автоматической двусторонней связи между МПЦ и бортовой аппаратуры локомотива;
- организация автоматизированного сбора информации с других станций и подсистем для оптимизации принимаемых решений;
- накопление задаваемых маршрутов и автоматический выбор трассы маршрутов;
- автоматическая установка маршрутов в соответствии с текущим временем и графиком движения поездов;
- автоматическое управление устройствами пассажирской автоматики;
- автоматическая регистрация действий оператора и хранение в памяти ЭВМ всех поездных ситуаций за определенный отрезок времени;
- использование компьютерной системы в режиме советника для дежурного по станции и в качестве экспертной системы.
Упрощение процессов проектирования, изготовления, строительства и ремонта. Принципиальным отличием МПЦ от релейных систем является то, что алгоритмы централизации реализуются в них программным способом. Что позволяет легко настраивать типовое программное обеспечение для конкретной станции и создавать (системы автоматического проектирования) - САПР.