34. Разделители фаз дц Луч. Назначение, принцип действия
Диспетчерская централизация (ДЦ) системы " Луч" представляет собой телемеханическую систему, предназначенную для передачи и приема управляющих и известительных приказов. Управляющие приказы - это различные команды, с помощью которых осуществляется управление движением поездов. Известительные приказы - это сообщения о состоянии объектов электрической централизации в данный момент времени на той или иной станции.
Для этого на центральном посту (ЦП) диспетчерской централизации управляющие приказы преобразуются посредством кодирования с сигналы телеуправления (ТУ). На линейных пунктах (ЛП) предусмотрены декодирующие устройства, восстанавливающие передаваемые управляющие приказы. Известительные приказы преобразуются в сигналы телесигнализации (ТС).
Канал телеуправления (ТУ) появляется спорадически, по мере необходимости. В канале телесигнализации применяется циклический (повторяющийся через определенные промежутки времени) способ передачи сигналов ТС. Начало каждого нового цикла передачи сигналов ТС с линейных пунктов определяется специальным сигналом цикловой синхронизации (ЦС), передаваемым с ЦП по каналу ТУ.
В системе " ЛУЧ" сигналы телеуправления и цикловой синхронизации передаются переменным током частотой 500 Гц. При отсутствии передачи сигналов ТУ и ЦС сигнал этой частотой с произвольной фазой посылается в линию непрерывно и информационного значения не имеет. Он принимается всеми линейными пунктами, что обеспечивает подготовку устройств ЛП к приему сигналов ТУ и ЦС.
При передаче сигнала ТУ и ЦС этот, непрерывно присутствующий в линейных проводах сигнал частотой 500 Гц делится на такты длительностью 16 мс посредством использованием трехфазной относительной фазовой манипуляции (ОФМ). Сущность этого способа манипуляции заключается в том, что через каждые 16 мс, начиная с произвольного момента времени, начальная фаза переменного тока в линейных проводах изменяется на 120 0 либо в сторону опережения, либо в сторону отставания. На линейном пункте каждый такт сигнала ТУ демодулируется посредством трех фазовых детекторов, в каждом из которых сравнивается поступивший сигнал с образцовым. Полезный сигнал выделяется на выходе того детектора, в котором произошло совпадение фаз поступившего и образцового сигналов. Для достижения синфазности образцовых сигналов центрального поста и линейных пунктов на каждом ЛП устанавливается специальный генератор синусоидальных колебаний, фаза которых автоматически подстраивается под фазу сигнала ТУ, поступившего из линии.
Сигнал ТУ содержит 30 тактов по 16 мс. Последний 31-й такт не имеет границы в виде завершающего изменения фазы. Передачу кодового сигнала ТУ диспетчер производит нажатием кнопок на манипуляторе (см. приложение №1), чем включает в наборной группе НГ элементы, формирующие все части кодового сигнала. Через НГ включаются устройства пуска системы, а также образуются входные цепи качества для шифратора ЦШ.
Для формирования импульсов с фазовыми признаками используется разделитель фаз. На разделитель фаз от центрального генератора подается частота 3000 Гц, которая электронным делителем делится на 6. Каждый отсчитанный период частоты 3000 Гц определяет фазовый сдвиг на 120 0 при частоте 500Гц.
Производя разделение, разделитель фаз формирует выходы, на которых появляются импульсы с фазовым сдвигом 120 0. От тактовых импульсов длительностью 16 мс работает бесконтактный распределитель на 30 выходов. По выходам распределителя и наборной группы НГ управляется центральный дешифратор ЦШ, с помощью которого формируются номера тактов и качество импульсов сигнала ТУ. Формирование и передача сигналов ТУ выполняется аппаратурой (см. приложение №2) , содержащей следующие функциональные узлы: генератор сигналов ЦГЛ, разделитель фаз РФ, узел синхронизации УС, счетчик групповых циклов СГЦ, узел включения передачи ВТУ, шифратор Ш-ТУ, коммутатор рабочих мест КРМ, наборные регистры рабочих мест 1Н-4 Н, модулятор сигналов ТУ М-ТУ.
Импульсы с частотой 3000 Гц подаются ( вывод I-4) в разделитель фаз РФ для преобразования в три стандартные последовательности импульсов частотой 500 Гц с относительным сдвигом по фазе в 120 0 ,которые в дальнейшем подаются в ЦГЛ ( выводы I-7 , I-9, I-17) на формирователь и усилитель сигналов ТУ. Управление формирователем осуществляет модулятор М-ТУ. Прием и дешифрация сигналов ТУ на линейных пунктах заключается в выделении импульсного признака каждого импульса поступающего сигнала, запоминании этого значения в соответствующей порядковому номеру импульса приемного регистра, декодирования адресных комбинаций и образовании цепей включения управляющих реле нужной группы в соответствии с состоянием ячеек исполнительной части приемного регистра.
Для формирования импульсов с фазовыми признаками используется разделитель фаз. На разделитель фаз от центрального генератора подается частота 3000 Гц, которая электронным делителем делится на 6. Каждый отсчитанный период частоты 3000 Гц определяет фазовый сдвиг на 120 0 при частоте 500Гц.
Производя разделение, разделитель фаз формирует выходы, на которых появляются импульсы с фазовым сдвигом 120 0. От тактовых импульсов длительностью 16 мс работает бесконтактный распределитель на 30 выходов. По выходам распределителя и наборной группы НГ управляется центральный дешифратор ЦШ, с помощью которого формируются номера тактов и качество импульсов сигнала ТУ.
27. Построение и принцип действия фазового детектора ДЦ Луч. Для создания фазоманипулированного телемеханического сигнала модулятор на центральном посту ДЦ выбирает один из трех образцовых сигналов А0, В0и С 0, причем смена образцов в линии зависит от необходимости передачи активного или пассивного такта.
На линейном пункте каждый такт сигнала ТУ демодулируется посредством трех фазовых детекторов, в каждом из которых сравнивается поступивший сигнал с образцовым. Полезный сигнал выделяется на выходе того детектора, в котором произошло совпадение фаз поступившего и образцового сигналов. Для достижения синфазности образцовых сигналов центрального поста и линейных пунктов на каждом ЛП устанавливается специальный генератор синусоидальных колебаний, фаза которых автоматически подстраивается под фазу сигнала ТУ, поступившего из линии.
30. Преимущества и недостатки систем ДУ Нева и Луч по сравнению с МПДЦ
ДЦ системы « НЕВА» имеет ряд принципиальных отличий от получивших широкое применение систем ПЧДЦ, ЧДЦ, ЧДМ - М, ЧДЦ-66 спорадического действия. Система предусматривает спорадическую передачу сигналов ТУ по одному каналу и циклическую передачу сигналов ТС по нескольким параллельным каналам ТС. При управлении одним участком ДЦ по физической цепи допускается использование до трех каналов ТС (2, 3, 4).
Передача сигналов ТС от различных ЛП и групп контролируемых устройств, в пределах станции разделены по времени, что дает возможность использовать один канал для передачи сигналов ТС с нескольких ЛП (линейный пункт).
Групповые распределители, определяющие порядок занятия каналов ТС на станциях, охвачены общей системой синхронизации, построенной на принципе стартстопной системы. Сигналы синхронизации передаются по каналу ТУ. В кодовых устройствах использованы полупроводниковые логические схемы, исключением являются устройства для приемов сигналов на линейных пунктах, построенные на релейно – контактной аппаратуре. Аппаратура ДЦ системы «Нева» размещена на типовых унифицированных кодовых стативах, не требующих индивидуального проектирования.
Аппаратура системы «Нева» дает возможность управлять диспетчерскими участками, удаленными от поста ДЦ практически на любое расстояние. При этом связь от поста до диспетчерского участка осуществляется по каналам ВЧ, а в пределах диспетчерского участка – по физическим двухпроводным линейным цепям. В тех случаях, когда длина линейной цепи превышает предельную длину усилительного участка для данных типов цепи и конечной аппаратуры, организовывают усилительные пункты (УП), которые дают возможность разветвлять линейные цепи с компенсацией потерь на расфильтровку и развязку или с одновременным усилением сигналов,
Для построения сигналов ТУ используются 4-е тональные частоты: f 1у = 500Гер(а), f 2у = 600Гер(п), f3у = 700Гер(а), f4у = 800Гер(п). Сигнал ТУ содержит один начальный и 18 рабочих импульсов.
Емкость системы по управлению равна 1120 объектам, время передачи одного сигнала ТУ – 1,008 с. ДЦ «Нева» использует частотно-импульсные признаки для построения сигналов. Способ передачи сигналов ТУ – спорадический (приказы передаются однократно, по мере необходимости). Контроль объектов в системе осуществляется циклически, время цикла контроля составляет. После контроля всех объектов начинается новый цикл опроса.
По способу построения линии связи система древовидная. По способу использования физической линии ДЦ «Нева» относится к системам с параллельной структурой связи с групповыми каналами.
Преимущества этой системы заключается в том, что в ней используется простая и более совершенная линейная цепь, имеется возможность использования этой системы не только на линейных, но и на разветвленных участках дороги. Загрузка канала ТС не зависит от размера движения на участке. Автоматически исправляются ошибки и сбои при приеме сигнала ТС.
Элементная база системы – германиевые транзисторы.
В ДЦ системы «Нева» одна физическая цепь может быть использована для организации одного управляющего и трех известительных каналов, работающих параллельно и независимо.
Рис. 2.44. Схема организации каналов в ДЦ «Нева»
Частотный диапазон системы представлен на рис. 2.45.
Рис. 2.45. Частотный диапазон системы «Нева»
Диспетчерская централизация системы «Луч» разработана с учетом опыта применения ДЦ системы «Нева» и обладает по сравнению с этой системой улучшенными характеристиками. Если в наиболее распространенном двухпроводном варианте ДЦ системы «Нева» можно было иметь до трех параллельных каналов ТС с суммарной емкостью 1380 двухпозиционных контролируемых устройств, то в ДЦ системы «Луч» число параллельных каналов ТС увеличено до четырех, а суммарная емкость возросла на 33% и составила 1840 двухпозиционных устройств. Возможность размещения еще одного канала ТС достигнута за счет усовершенствования аппаратуры канала ТУ, который благодаря этому занимает меньшую полосу частот; в канале ТУ использована только одна рабочая частота 500 Гц с применением относительно-фазовой манипуляции (ОФМ).
Скорость передачи в канале ТУ увеличена до 62,5 Бод (в ДЦ системы «Нева» – 20,8 Бод), а время передачи сигнала ТУ сокращено в 2 раза и составляет около 0,5 с. При разработке аппаратуры канала ТУ учтено, что пользователем канала ТУ устройств ДЦ может быть не только поездной диспетчер, но и энергодиспетчер, а также диспетчер дистанции сигнализации и связи, ответственный за техническое состояние устройств диспетчерской централизации; кроме того, поездных диспетчеров может быть и два. Исходя из этого предусмотрена возможность ввода информации в аппаратуру канала ТУ с четырех рабочих мест различного назначения.
В процессе проектирования и внедрения ДЦ системы «Нева» выявилась необходимость существенного увеличения емкости канала ТУ главным образом по числу управляемых устройств различного назначения на станции, а в некоторых случаях и по числу управляемых станций. Основной причиной этого является стремление к осуществлению диспетчерского управления маневровыми передвижениями на станциях взамен использования технических средств «местного управления», что всегда связано с большими потерями времени. По этой причине в ДЦ системы «Луч» выделены сигналы ТУ для управления маневровыми светофорами, а число групп управляемых устройств на станции увеличено.
Выявилась также необходимость передачи по каналу ТУ команд особой важности, используемых для продвижения поездов в условиях повреждения устройств сигнализации в первую очередь рельсовых цепей. Эти команды должны выполняться устройствами раздельных пунктов без проверки на месте наличия всех условий, обеспечивающих безопасное для движения поездов выполнение команды. В отличие от других команд будем называть такие команды «ответственными». К «ответственным» могут быть отнесены команды:
- на пользование аварийным режимом для изменения направления движения по светофорам автоблокировки на однопутном перегоне;
- на перевод стрелки в аварийном режиме при ложной занятости стрелочного участка;
- на размыкание маршрута при ложной занятости стрелочного участка;
- на открытие пригласительного сигнала (входного или выходного) на раздельном пункте.
Для построения сигналов ТУ использован принцип трёхзначной ОФМ, т.е. используется сигнал частотой 500 Гц, фаза которого может иметь 3 значения, отличающихся на 120°. Время передачи сигнала ТУ составляет около 0,5 с при скорости передачи до 62,5 бод. Максимальное число управляемых раздельных пунктов составляет 32. Число групп управляемых устройств на раздельных пунктах 20. Число команд одной группы равно 10.
В настоящее время системами диспетчерской централизации оборудовано в России примерно 75 % эксплуатационной длины железных дорог. Однако большая часть применяемых типовых систем (таких как ЧДЦ, “Нева”, “Луч”) построены на устаревшей элементной базе и как морально, так и физически и не могут отвечать всем современным требованиям, предъявляемым к системам диспетчерской централизации. Поэтому в стране ведутся интенсивные разработки и внедрение современных микропроцессорных систем ДЦ, обладающих практически неограниченным набором функций и надежно защищенными каналами связи при высокой скорости передачи информации.
Микропроцессорные системы диспетчерской централизации (ДЦ) предназначены для реализации современных принципов управления эксплуатационной работой путём использования средств вычислительной техники при сопряжении их с устройствами станционной железнодорожной автоматики, телемеханики и связи за счёт автоматизации функций управления и контроля технологического процесса движения поездов и обеспечения возможности обмена с автоматизированными системами управления (АСУ) железнодорожного транспорта.
Микропроцессорные системы ДЦ используются:
– для автоматизации диспетчерского управления движением поездов на участках и направлениях железнодорожных линий;
– организации управления движением в узлах из региональных центров;
– концентрации управления на крупных станциях движением поездов по примыкающим станциям и передвижениям в удалённых парках, оборудованных ЭЦ.
Создание микропроцессорных систем ДЦ предполагает достижение следующих целей:
– производственно-экономических (сокращение численности дежурных по станциям, улучшение организации руководства движением поездов, сокращение потерь в перевозочном процессе и интенсификацию использования технических средств автоматики, телемеханики и подвижного состава, повышение производительности труда, улучшение эксплуатационных показателей работы участка);
– социальных (улучшение условий культуры труда, снижение загрузки диспетчерского персонала);
– снижение капитальных вложений (сокращение занимаемых аппаратурой производственных площадей, сокращение объёмов и сроков проведения проектных, строительно-монтажных и пуско-наладочных работ);
– сокращение численности оперативного и обслуживающего персонала;
– снижение загрузки персонала и соответствующее этому увеличение зоны управления;
– улучшение показателей выполнения графика движения поездов и обеспечения грузовой работы;
– улучшение соотношения между нормативом рабочего парка подвижных единиц и обеспечением ниток графика;
– снижение материалоёмкости и энергоёмкости оборудования.
Типовые системы ДЦ, применяемые на отечественных железных дорогах (ДЦ “ЛУЧ” и ДЦ “Нева”) по сравнению с системами нового поколения, обладают рядом существенных недостатков: ограниченный объем передаваемой информации по каналам ТУ и ТС; низкая скорость передачи информации – до 20 Бод; использование устаревшей элементной базы, что не позволяет наращивать функции, реализуемые системой. Основную нагрузку по обеспечению безопасности и надежности функционирования системы несет на себе аппаратура ЛП, которая эксплуатируется в автоматическом режиме. В состав технических средств ЛП входят следующие базовые модули: ведущий процессорный модуль, связной модуль, модули ввода и вывода дискретных сигналов, модуль вывода ответственных команд, модули дистанционного ввода/вывода; источники электропитания; сетевые фильтры и устройства грозозащиты.
Основным фактором, обеспечивающим возможность функционирования диспетчерских систем в реальном масштабе времени и точность получаемой информации, является автоматический съем информации о движении поездов и состоянии устройства ЖАТ. Преобладающий ручной ввод информации в действующих на железных дорогах автоматизированных системах управления перевозочным процессом не позволяет коренным образом улучшить показатели этих систем ни путем совершенствования программного обеспечения, ни переводом рабочих мест на современную аппаратную базу.
Устройства ЦП современной системы ДЦ, основанные на профессиональных ПЭВМ, должны иметь мощные специализированные программные средства, объединяющие в единую структуру как функции обработки и формирования сигналов телемеханики, ввода и вывода информации, так и экспертной системы, работающей в реальном масштабе времени с базой данных, получаемой по каналам телемеханики. При этом программное обеспечение должно быть независимым от конфигурации и размеров управляемого участка и организации движения на нем, легко адаптироваться к конкретным условиям применения и отличаться только назначением АРМ для диспетчерского персонала соответствующей службы.
Устройства каналов связи систем ДЦ должны быть составной частью аппаратуры АРМ, но в тоже время эти устройства должны допускать использование каналов передачи информации существующих на участке систем ДЦ, что дает возможность поэтапного внедрения новых систем ДЦ с последующим оборудованием участка новыми устройствами ЛП.
Системы ДЦ нового поколения улучшают условия труда диспетчерского персонала, обеспечивают выполнение ряда функций в автоматическом и полуавтоматическом режимах, удобную форму ввода и отображения информации. Снижают утомляемость обслуживающего персонала. Улучшают показатели работы участков железных дорог, повышают безопасность движения поездов, позволяют сократить объёмы и сроки проведения проектных и строительных работ при вводе системы в действие.