Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК)

Конспект

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК).

1.НАЗНАЧЕНИЕ

Аппаратно-программный  комплекс  диспетчерского контроля (АПК-ДК)  предназначен для получения достоверной информации  о поездном положении и  состоянии устройств СЦБ в полном объёме и обеспечения ей не только дистанций сигнализации и связи, но и других хозяйства по потребности. Этот комплекс совместим со всеми системами управления верхнего уровня (АСОУП, ЕЦДУ и др.), а также может функционировать самостоятельно, без привлечения других систем.

Основными целями внедрения АПК-ДК является:

- автоматизация основных функций поездного диспетчера;

- получение своевременной, полной и достоверной информации об устройствах ЖАТС за счет, непрерывного контроля за их техническим состоянием;

Рекомендуемые материалы

- повышение надежности работы устройств, за счет своевременного выявления предотказных состояний и профилактики сбоев.

Возможность выполнения принципиально новых функций:

- анализ эксплуатационных действий оперативного и диспетчерского персонала по управлению движением поездов;

- оптимизация пропуска поездов;

- анализ качества работы устройств;

- определение предотказного состояния устройств;

- прогнозирование состояния устройств;

- оптимизация процесса поиска и устранения отказов;

- создание информационной базы для частичной автоматизации технического обслуживания устройств ЖАТС;

- восстановление, с целью анализа, действительного состояния устройств ЖАТС и поездного положения за прошедшие периоды времени;

Автоматизации подлежит технология работы аппарата поездных диспетчеров, а также технология работы ШЧ по контролю за состоянием устройств, с возможностью передачи оперативной информации о поездном положении и состоянии устройств работникам других служб.

2.УСТРОЙСТВО

Источниками информации являются:

- приборы линейных пунктов и сигнальных точек  и переездов участков железных дорог;

- станционные устройства автоматики, позволяющие контролировать поездную и технологическую ситуацию на станции (рельсовые цепи, сигналы, стрелки);

- аппаратура центрального поста ДК, ДЦ и ЭЦ станций;

- станционные приборы и устройства, позволяющие контролировать технические и технологические нарушения в работе систем (повреждение источников питания, перегорание предохранителей, нажатие аварийных кнопок и т. д.);

- аппаратура контроля аналоговых сигналов (ПИК-10);

- аппаратура ДИСК (ПОНАБ);

- приборы и устройства специальных систем крупных сортировочных станций, обеспечивающих технологию сортировочной работы (АРС, ГАЦ и пр.);

- аппаратура передачи данных (для приема информации с СПД ЛП);

- пожарно-охранная сигнализация;

- прочие устройства.

Съем информации с приборов и устройств предусматривает:

- непосредственное подключение входных цепей контроллеров с использованием гальванических (опто- и релейных) развязок;

- использование релейных повторителей в необходимых случаях;

- использование бесконтактного способа подключения;

- подключение к пульту-табло, выносному табло и пульту-манипулятору станций.

АПК-ДК позволяет:

- обеспечивать информацией о поездном положении и состоянии устройств аппарат поездных диспетчеров;

- фиксировать и отображать поездную ситуацию на участках и станциях;

- контролировать действия оперативного и обслуживающего персонала;

- своевременно регистрировать отказы и сбои в работе устройств СЦБ;

- выявлять предотказные состояния устройств;

- собирать статистику, анализировать причины некачественной работы устройств;

- учитывать количество срабатываний приборов;

- формировать БД комплекса задач, анализа и прогнозирования состояния устройств для АРМов верхних уровней (в т.ч. – АРМ ШЧД УО, АРМ РТУ, АРМ ШЧТД);

- обеспечивать информацией о поездном положении и состоянии устройств автоматизированные системы других хозяйств;

- автоматизировать  поиск неисправностей.

В АПК-ДК предусмотрена диагностика сигнальной точки кодовой автоблокировки (АБ):

_                контроль напряжения на дополнительной обмотке дроссель

                  трансформатора питающего конца рельсовой цепи;

- напряжение на обмотке путевого реле;

- исправность изолирующих стыков;

- напряжение питания дешифратора ДА;

- напряжение на обмотке реле З;

- ток в цепи питания разрешающих ламп светофора;

- импульсная работа реле ОИ.

3.СТРУКТУРА АПК-ДК

Структура системы АПК-ДК – трехуровневая.

Первый уровень  - подсистема сбора и обработки информации нижнего уровня, начинается датчиками, фиксирующими дискретную и аналоговую информацию о состоянии аппаратуры ЭЦ,  АБ,  АПС, ДИСК и других объектов, определяемых при проектировании (например, пожарно-охранная сигнализация).

Далее аппаратура сбора информации с датчиков, включая перегонную. И, наконец, станционный концентратор, реализующий функции сбора низовой информации,  АРМ-ШН с возможностью выдачи  информации  к ДСП и функции составляющей подсистемы второго уровня.

Второй уровень АПК-ДК - подсистема сбора информации со станций и передачи ее концентратору ЦП АПК-ДК. Здесь на OS QNX с использованием каналов ТЧ реализуются функции СПД с возможностью выдачи  информации на верхний уровень системы и другим пользователям,  при необходимости.

Третий уровень системы включает две взаимосвязанные подсистемы в соответствии с двуединой целью создания системы.

Первая подсистема – подсистема автоматизации оперативного управления движением отделения  дороги,  включающая  ЛВС,  АРМы  ДНЦ,

ДНЦО, ДГП, графиста, реализующие свои функции на базе информации от АПК-ДК, других ДК и ДЦ и АСОУП.

Вторая подсистема – подсистема автоматизации технологических процессов ШЧ включает в себя, прежде всего, АРМ-ШЧД, АРМы ШН и реализует свои функции на базе информации, получаемой от нижнего уровня АПК-ДК, из АС-Ш ( ЛВС дистанции ) и от первой подсистемы верхнего уровня.

В качестве линий связи используются:

- кабельные линии или существующие линии ДСН для съема информации с перегона;

- физические линии связи ( 2 пары );

- выделенные ВЧ каналы;

- волоконно-оптические линии связи.

Для передачи информации АПК-ДК с линейных станций и перегонов используются существующие линии связи (ВЧ каналы), ВОЛС и существующая аппаратура передачи информации. Для повышения достоверности и уменьшения потерь передаваемой информации в системе используются модемы – USR Courier и  Motorola.

Для исключения потерь информации о состоянии устройств на станциях и перегонах, а также о поездном положении на участке, организуется связевое «кольцо», позволяющее перенаправлять информационные потоки по исправному звену.

Информационная емкость:

Линии связи:

Пользователи:

Программное обеспечение:

Технические  средства:

Архивируемые данные:

4.Технические средства нижнего уровня

В качестве концентраторов информации АПК-ДК используются ПЭВМ Pentium 166 с монитором SVGA, объемом оперативной памяти 32 Mb, объемом жесткого диска не менее 2,1 Gb; в качестве концентратора центрального поста (ЦП) используется аналогичная ПЭВМ, но с процессором Pentium 233 MHz.

Для организации связи между станциями и ЦП применяются модемы Motorola и USR COURIER. В качестве входных модулей для подключения низовой аппаратуры (ПИК-120, ПИК-10, ДИСК) используются платы расширения типа PCL – 741 и PCL – 745.

Съем информации с устройств автоблокировки производится с помощью аппаратуры АКСТ-Ч-16, СЧД-8.

Каналообразующая аппаратура СЧМ и СЧД устанавливается взамен существующей аппаратуры ЧДК ( ГКШ, приемники ПК-5 ) на всех сигнальных точках и в шкафах переездной сигнализации участка контроля. Блоки приемников СЧД-8 устанавливаются непосредственно в корпус концентратора. Количество приемников  в корпусе определяется количеством АКСТ установленных на сигнальных точках и переездах. Один приемник рассчитан на работу с восемью контроллерами АКСТ-Ч-16. К одной линии связи может быть подключено до 30 АКСТ и соответственно до четырех приемников. В корпус типа IPC-610-250E возможно установить до шести приемников СЧД-8, при наличии платы вывода индикации на табло дежурного по станции состояния сигнальных точек и переездов. При необходимости установки большего количества приемников (до десяти) необходимо применять корпус IPC-622-300R. К линии связи приемники СЧД-8 подключаются через устройство согласования с линией (УСЛ). Один прибор УСЛ предназначен для работы с двумя линиями связи. При необходимости работы с большим количеством линий необходимо использовать дополнительные УСЛ. Прибор устанавливается в шкафу  ДК либо на стативе. УСЛ выполнен в виде конструктива с габаритными размерами 140х90х50 мм и имеет два разъема: Х1- для подключения линии и Х2- для подключения к приемникам сигналов. Назначение контактов разъемов приведено в таблице 1.

                                                                                 

                                                                                  Таблица 1.

Данные от сигнальных точек на станцию передаются по существующей линии ДСН.

В качестве аппаратуры съема информации с устройств ЭЦ применены контроллеры ПИК-120 расположенные в кроссовом шкафу УКС-4. Шкаф располагается в помещении ДСП недалеко от пульта – табло (выносного табло) ЭЦ. Контроллеры ПИК-120 удовлетворяют требованиям на контроллер, утвержденным в 1994 году Департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ («Разработка диспетчерской подсистемы. Контроллер»).

Для контроля напряжений (на путевых реле и других объектах) применен контроллер ПИК-10. Данный контроллер устанавливается рядом с объектом контроля (на стативах путевых реле, в пульте, на питающих стойках) и подключается в соответствии со схемами проекта.

Подключение контроллеров ПИК-120 производится непосредственно к пульт-табло (выносному табло) электрической централизации, контактам и кнопкам устройств автоматики, согласно принципиальным и монтажным схемам в соответствии с утвержденной  схемой  подключения (см.сх.1.3.).

4.1.Автомат контроля сигнальной точки

В качестве аппаратуры контроля сигнальной точки в системе АПК-ДК используются специализированные контроллеры типа АКСТ.

В настоящее время наибольшее распространение получил автомат контроля сигнальной точки АКСТ-Ч-16 в различных модификациях.

АКСТ-Ч-16 предназначен для контроля работоспособности устройств АБ и ПС, и осуществляет:

- съем информации о состоянии до 14 контрольных реле;

- контроль величины допуска напряжения источников питания – 2 комплекта;

- контроль исправности изолирующих стыков в системах кодовой АБ.

АКСТ представляет собой генератор, формирующий в линию связи частотную посылку, содержащую информацию о состоянии контролируемых объектов.

Все АКСТ на перегоне подключены параллельно к линии связи и имеют собственную частоту, обеспечивая, таким образом, независимую передачу информации на станцию.

Длительность каждого из 16 импульсов определяется состоянием контакта реле, подключаемого к входной клемме АКСТ (замкнут- разомкнут).

Автомат контроля сигнальной точки, синтезирующий частоту, микроэлектронный (АКСТ-Ч) предназначен для контроля работоспособности устройств АБ и АПС путем:

- съема информации о состоянии семи реле релейного шкафа АБ (АПС), контроля величины постоянного напряжения 12В блока БС-ДА (выпрямителя ВАК, БПШ) и исправности изолирующих стыков в системах кодовой АБ;

- формирования информационной посылки в виде циклического последовательного кода;

- передачи информации на станцию по цепи ДСН способом амплитудной манипуляции на несущих частотах с 11 по 28, используемых для уплотнения цепи ДСН.

Максимальное число сигнальных показаний, снимаемых с одной сигнальной точки – 16. На каждом перегоне может быть установлено до 60 АКСТ-Ч.

В типовом комплексе АПК-ДК контролируется  следующая информация:

на сигнальных точках автоблокировки:

- наличие напряжения на основном и резервном фидерах питания;

- исправность нити включенного разрешающего огня;

- исправность основной и резервной нити лампы красного огня;

- занятость блок-участка;

- установленное направление движения;

- исправность изолирующего стыка;

- уровень напряжения на дешифраторной ячейке.

на переездах:

- наличие напряжения на основном  и резервном фидерах  питания;

- включение  аккумуляторного  резерва  устройств  автоматической переездной сигнализации;

- положение  переезда  для  движения  автогужевого транспорта;

- исправность  нитей ламп светофора автогужевого транспорта;

- погасание одного из светофоров автогужевого транспорта;

- обесточивание реле сброса по четному и нечетному пути;

- неисправность БКТ по четному и нечетному пути;

- уровень напряжения на дешифраторной ячейке четного и нечетного путей;

- установленное направление движения по обоим путям;

- извещение по обоим путям;

- состояние рельсовой цепи за переездом по четному и нечетному пути;

- исправность комплекта мигания.

4.2.Аппаратура съема аналоговой информации (ПИК 10)

Прибор ПИК 10 предназначен:

- для измерения средних значений напряжений сигналов переменного тока поступающего на аналоговые дифференциальные входы;

- для измерения сопротивления изоляции  электрических цепей (кабель, монтаж и т.д.) контролируемых объектов;

- для преобразования в стандартный цифровой вид сигналов переменного и постоянного напряжения, поступающих на цифровые входы.;

- для передачи измеренных значений напряжений   и сопротивления изоляции в виде последовательного цифрового кода в концентратор по его запросу;

- для передачи полученного в результате преобразования состояния дискретных датчиков в цифровом коде в концентратор по его запросу.

В состав прибора ПИК 10 входят:

- плата микроконтроллера;

- плата источника питания и реле;

- корпус с двумя блочными разъёмами РП14-30;

- колодка для установки на релейный статив.

К десяти аналоговым дифференциальным входам релейного коммутатора могут прикладываться переменные напряжения амплитудой 0В£U£50В частотой 25 Гц, 50 Гц, или  75 Гц. Эти напряжения подаются через контакты релейного коммутатора. Каждое реле коммутатора предназначено для одного канала. Нормальное состояние контактов всех реле – разомкнутое.

Реле включаются последовательно по командам микроконтроллера только после того, как на микроконтроллер от концентратора поступила команда на проведение измерений напряжения и сопротивления изоляции.

В каждый момент времени во включённом состоянии может находиться только одно реле. На выход релейного коммутатора подается входное напряжение через контакты одного из десяти реле, которое включено в данный момент.

С выхода релейного коммутатора напряжение поступает на дифференциальный вход аналогового преобразователя.

Таким образом, к дифференциальному входу аналогового преобразователя последовательно прикладывается напряжение каждого аналогового канала для преобразования в восьмибитный код.

Для измерения сопротивления изоляции используется входящий в состав ПИК 10 источник постоянного напряжения, создающий токи утечки в измеряемой цепи, которые фиксируются аналого-цифровым преобразователем.

Способ измерения сопротивления изоляции основан на измерениях токов утечки, протекающих между защитным заземлением релейного статива и одной из внешних аналоговых цепей, к которой в данный момент через релейный коммутатор подключен ПИК 10.

Измеренные токи утечки подаются на АЦП микроконтроллера, где преобразуется в цифровой код.

Кроме этого, ПИК 10 может быть использован для контроля десяти дискретных датчиков. В этом случае на десять цифровых дифференциальных входов оптронного преобразователя могут подаваться  переменные (частотой 50 Гц) или постоянные напряжения амплитудой 36 В.

Эти напряжения через ограничительные резисторы прикладываются ко входам оптронов.

С выходов оптронов сигналы  поступают на входы микроконтроллера, который производит окончательное преобразование десяти сигналов.

Связь ПИК 10 с концентратором осуществляется по инициативе концентратора по последовательному каналу передачи.

Выходы микроконтроллера прибора ПИК 10 и канал гальванически развязаны. Максимальная скорость передачи информации 9600 бод.

При  подключении одного из контроллеров ПИК-10 в цепь амперметра имеется возможность отслеживать и протоколировать ток провода стрелок.

ПИК 10 имеет корпус идентичный по габаритным размерам и креплению реле НМШ, что позволяет устанавливать эти приборы на свободных местах полок НМШ существующих релейных стативов.

На основании корпуса ПИК 10 размещены два блочных разъёма Х1 и Х2 типа РП14-30 (штыри) с направляющими.

Путевые реле подключаются ко входу ПИК-10 через ограничительные резисторы 51,1кОм с допуском 1%.  Подключение ПИК-10 для измерения напряжения на фидерах питания осуществляется через понижающие трансформаторы типа СТ-5М или ПРТА-25. Перемычки на трансформаторах необходимо установить в положение соответствующее 15-25В выходного напряжения. Возможно подключение ПИК-10 для измерения напряжения фидеров к понижающим трансформаторам без ограничительных резисторов. В этом случае напряжение должно быть 10-15В.

Одновременно к каналу связи может быть подключено до 12 приборов ПИК 10, поэтому в составе системы каждый прибор ПИК 10 имеет адрес.

Этот адрес  задается перемычками на входном разъеме.

4.3.Аппаратура съема дискретной информации (ПИК 120)

Прибор ПИК 120 имеет 120 цифровых входов, и предназначен:

- для   преобразования   в  стандартный   цифровой   вид   постоянного   напряжения   –36В £ U £ +36В или переменного напряжения 36В 50 Гц, поступающего на цифровые входы;

- для передачи в последовательном коде полученного в результате преобразования массива данных в  концентратор по его запросу.

В состав прибора ПИК 120 входят:

- плата микроконтроллера;

- корпус с одним разъёмом СН2-10ШБ и пятью блочными разъёмами РП14-30.

Приборы ПИК 120 располагаются в специальных шкафах типа УКС-4.

На сто двадцать цифровых входов оптронного преобразователя ПИК 120 могут поступать постоянные напряжения в диапазоне –36В £ U £ +36В или переменные напряжения амплитудой 36В и частотой 50 Гц.

Все 120 входов образуют 15 восьмиканальных групп. В каждой группе общие провода каналов (со второго по восьмой) объединены, а первый канал имеет независимый общий провод.

Такая организация входных цепей позволяет подключать ПИК 120 к гальванически развязанным источникам сигналов.

Связь ПИК 120 с концентратором осуществляется по последовательному каналу.

Выходы микроконтроллера прибора ПИК 120 и канал связи гальванически развязаны.

Максимальная скорость передачи информации 9600 бод.

На один вход концентратора может быть подключено 4 прибора ПИК 120, поэтому, в составе системы каждому прибору ПИК 120 необходимо присвоить адрес в диапазоне от 0 до 3.

В  релейных  помещениях  станций ПИК-120 размещаются в шкафу с габаритными размерами 800´250´500. В этом же шкафу расположено кроссовое поле для подключения к действующим устройствам. Максимальное число дискретных сигналов, подключаемых к одному шкафу - 480. Число шкафов в системе не ограничено.  Цикл опроса станционных устройств не превышает 200мс. На станциях типовой  комплекс ДК   контролирует состояние следующих объектов:

- рельсовых цепей;

- сигналов;

- стрелок;

- маршрутов;

- участков удаления и приближения;

- фидеров питания;

- предохранителей;

- изоляции источников питания;

- контрольных схем;

- специальных кнопок (например, искусственной разделки, отмены маршрута, открытия  пригласительных  сигналов,  аварийного перевода стрелки, включения макета стрелки и т.д.).

Конструкция ПИК 120 представляет собой стальную пластину – основание с «отбортовкой», к которому на резьбовых стойках привинчена плата А1 с радиоэлементами.

ПИК 120 имеет блочный разъем Х1 типа СН2-10ШБ и пять блочных разъёма Х2- Х6 типа РП14-30 (штыри) с направляющими.

Составление таблицы  должно производиться в соответствии с приведенными ниже рекомендациями:

1) Все контролируемые датчики группируются по восемь штук, причем первый датчик «восьмерки» имеет свой отдельный обратный провод, что позволяет подключать объекты с индивидуальным питанием, а остальные семь датчиков имеют общий обратный провод. Порядковый номер датчика и номенклатура обратных проводов указывается в соответствующих строках первого столбца таблицы.

2) Во втором столбце таблицы, начиная с первой секции табло, записываются названия датчиков, состоящие из уникального для данной станции имени, а также указанного в скобках номера и цвета индикатора. В конце списка для каждой секции табло желательно оставить свободные строки для одной – двух «восьмерок» датчиков, а расписывание датчиков для новой секции - всегда начинать с первого датчика очередной «восьмерки». Несколько датчиков, передающих информацию об одном элементе путевого развития (например, белые и красные индикаторы стрелочной или бесстрелочной секции), должны подключаться в пределах одного шкафа УКС-4.

3) В остальных двух столбцах таблицы расписываются адреса клемм табло, к которым подключаются провода для считывания сигналов датчиков а также адрес подключения к шкафу.

4.4.Аппаратура среднего уровня

Информация с устройств нижнего уровня поступает  на  концентраторы среднего уровня, расположенные на линейных пунктах, где производится ее дальнейшая обработка, архивное  хранение и передача на следующий уровень.  Выдача информации о состоянии контролируемых устройств и поездном  положении производится в реальном масштабе времени.

Концентратор линейного пункта предназначен для решения следующих задач:

- обработка сигналов, принимаемых от контроллеров съема аналоговой и дискретной информации со станционных устройств ЭЦ (ПИК10, ПИК120, измерение тока перевода стрелок), аппаратуры ДИСК; 

- сбор и обработка сигналов, получаемых с устройств АБ (СЧД-10);

- отображение в реальном времени принимаемой информации;

- архивация и хранение информации в течении определенного времени (настраивается);

- передача  и прием информации от других концентраторов;

- передача обработанной информации в АРМ ШНС (в случае установки его на станции).

- обмен информацией с системами ДЦ.

В качестве концентратора информации используется РС-совместимая ПЭВМ промышленного исполнения.

Использование на станциях промышленных компьютеров повышает надежность работы комплекса в целом.

Это достигается за счет применения в составе комплектующих ПЭВМ узлов, удовлетворяющих более жестким условиям эксплуатации, а также за счет оснащения промышленных плат дополнительными аппаратными средствами не свойственными бытовым ПЭВМ (сторожевым таймером, безвентиляторными процессорами и источниками питания и т.д.).

В зависимости от конкретного проектного решения, станционный концентратор может располагаться как в помещении ДСП на отдельном компьютерном столе, так и в релейной ЭЦ станции на стативах или специальных стойках.

В качестве каналообразующей аппаратуры используются модемы, позволяющие связывать концентраторы по выделенным каналам, включая оптоволокно, или физическим цепям.

5.Поиск и устранение отказов.

5.1.АКСТ

Обратите внимание на лекцию "10 Литература".

            При отсутствии контроля или сбоях в передаче информации о состоянии устройств на сигнальной точке или переезде необходимо с помощью прибора для измерения уровня убедится в наличии или отсутствии сигнала на частоте проверяемого АКСТ. При низком уровне производится регулировка с помощью переменного резистора или перемычек на АКСТ. При отсутсвии сигнала проверяются цепи питания АКСТ . При неисправности АКСТ автомат подлежит замене. При отсутсвии информации о перегоне проверяется линия связи и СЧД.

5.2.ПИК-120

            При отсутствии информации с пульта ДСП по индикаторам ПИК-120 «контроль» и  «передача» убеждаются в исправности платы ПИК-120. При отсутсвии контроля проверяются предохранители полюсов питания ДК в пульте.

            При отсутствии передачи заменяется плата ПИК-120. При замене необходимо проверить установку настроечных перемычек на плате.

Составил: ШЧГ-20 Липатов К.Г.