2.3 Вибір типу рейкових кіл
Вибір типу рейкових кіл було виконано за допомогою [6]. Для обладнання станції рейковими колами, було використано ТРК 420-780 ГЦ з накладанням кодових сигналів АЛС частотою 25 Гц. Схеми розгалужених та нерозгалужених рейкових кіл наведено в додатку В.
Дані схеми складаються з наступних елементів:
ГП3 – колійний генератор – формує та посилює амплітудно-модульовані сигнали із 100%-ю модуляцією і синусоїдальною формою несучої частоти. На станції, що проектується було використано генератори ГП-8,9,11 та ГП-11,14,15.
ФПМ – колійний фільтр – захищає вихідні кола колійного генератора від впливу струмів АЛСН, тягового струму, перенапрг, що з’являються в рейковій лінії, забезпечує необхідний зворотній вхідний опір живлячого кінця РК, гальванічне розв’язаня вихідного кола генератора від кабелю. . На станції, що проектується було використано фільтри ФПМ-8,9,11 та ФПМ-11,14,15.
ПП – колійний приймач – призначений для прийому та дешифрації амплітудно-модульованих сигналів й керування колійним реле у відповідності до рівня сигналу.
П – Колійне реле – чутливий елемент РК.
ДТ – Дросель-трансформатор ДТ1-150 – призначений для пропуску зворотнього тягового струму в обхід ізостика , для перетворення рівнів сигналів, погодження опору, підключенного до обмоток та гальванічної розв’язки.
ПТ – Колійний трансформатор ПОБС-2А – узгоджує опір рейкової лінії та з’єднувального кабелю.
FV – розрядник РВНШ-250 – призначений для захисту апаратури та обслуговуючого персоналу від перенапруг.
QF – автоматичний вимикач АВМ-2 15А – призначений для захисту апаратури від струмів перевантаження та короткого замикання.
Rз - резистор РМР-1, (1,1Ом) – забезпечує захист апаратури при асиметрії тягового струму, а також необхідні вхідні опори по кінцях рейкової лінії.
Rк - Резистор 400 Ом. Виконує роль баластного опору та забезпечує необхідний вхідний опір по кінцях рейкової лінії.
Ск – конденсатор 4мкФ – є елементом фільтру передавальних пристроїв АЛСН.
3 Розроблення системи електричної централізації
3.1 Передумови розробки систем електричної централізації
Безперервно зростаючі вимоги до систем управління рухом потягів визначають загальну тенденцію переходу на мікропроцесорну техніку і безконтактне управління. Проте, темпи впровадження тих або інших рішень повинні визначатися мірою готовності до їх масового виробництва і експлуатації, а також економічними міркуваннями сучасного періоду.
Електрична централізація стрілок і сигналів (ЭЦ) - основна система оперативного управління рухом потягів на станціях. Нині на залізницях світу переважають релейні системи ЭЦ, де як елементна база використовуються спеціалізовані реле. Впродовж останніх 60 років розвиток систем відбувався по наступних напрямах:
-
підвищення пропускної спроможності горловини станцій за рахунок посекционного розмикання маршрутів;
-
типізація схем ЭЦ з метою спрощення проектування, будівництва і обслуговування системи (ЭЦ блокового типу і з індустріальною системою монтажу);
-
підвищення безпеки руху потягів (підвищення надійності алгоритму розмикання маршрутів, виключення переведення стрілок при короткочасній втраті шунта);
-
розширення функціональних можливостей (кодування станційних шляхів, установка маршрутів по неправдиво зайнятих секціях, обгороджування шляхів при огляді складів, сповіщення монтерів шляху та ін.);
-
ув'язка з системами верхнього рівня і діагностичними системами.
Реалізація цих заходів супроводжувалася збільшенням числа реле, що доводяться на одну централізовану стрілку.
У перших системах ЭЦ, які були з центральними залежностями і місцевим живленням, виконувалося маршрутне розмикання стрілок і було потрібно всього 24 реле на одну централізовану стрілку. У уніфікованій системі ЭЦ (з центральними залежностями і центральним живленням), що реалізовує посекционное розмикання, це число збільшилося до 36.
Тренд росту показника числа реле на стрілку відбиває ситуацію, коли релейні системи практично вичерпали себе для розширення функціональних можливостей. За останні 60 років інформаційне забезпечення чергового по станції і міру автоматизації функцій управління не змінилися. Очевидно, що спроба подальшого вдосконалення релейних систем ЭЦ привела б до ще істотнішого збільшення кількості реле. Вихід з положення, що створилося, лежить в переході на нову елементну базу, яка відкриє нові можливості розвитку інформаційного забезпечення і логіки роботи системи.
В той же час, завдяки великому досвіду виробництва і експлуатації релейних систем не можна не відмітити цілий ряд їх позитивних властивостей :
-
висока стійкість до електромагнітних завад (що особливо виникає при грозових явищах) і до кліматичних чинників (особливо до підвищеної температури);
-
підтверджені експлуатацією високі показники безпеки залізничних реле;
-
наочність схем тих, що забезпечують безпека, що дозволяє широкому колу фахівців вносити зміни, і контролювати умови забезпечення безпеки руху по станції;
-
застосування малогабаритних реле нових типів РэЛ і 1Н з великим ресурсом, а також нових блоків на їх основі (зростає гарантія заводу-виготівника);
-
виключення ненадійних елементів (електролітичних конденсаторів), що забезпечує великий термін експлуатації ЭЦ (20_25 років) без істотних витрат на обслуговування в Кіпі.
Усе це є серйозним аргументом, незважаючи на загальну тенденцію до скорочення числа реле в РПЦ, нині повністю не відмовлятися від реле У разі, коли в РПЦ без змін зберігається виконавча група, скорочення числа реле на одну стрілку досягає 30-40%.
При уніфікації виконавчої групи РПЦ зниження релейних приладів досягається:
-
реалізацією функцій, не пов'язаних із забезпеченням безпеки засобами обчислювальної техніки;
-
скороченням числа повторителей за рахунок скорочення електричних ланцюгів;
-
гармонізацією ув'язки за рахунок ускладнення алгоритмів взаємодії комп'ютерної і релейної частин РПЦ.
Саме завдяки використанню усіх методів скорочення релейних приладів узагальнений показник реле на стрілку в системі релейно-процесорної централізації ЭЦ_МПК понижений до 36 із забезпеченням повної функціональності сучасних релейних аналогів (посекционного розмикання і ін.). Використовуваний у проектувальників норматив «кількість стативов на стрілку» рівний 0,6 (по порівнянню 1,5 в релейній системі ЭЦ 12-00).
Сучасна тенденція інтеграції в ЭЦ функцій станційних і перегінних систем, а також в перспективі станційних підсистем (пристроїв переїздів, комп'ютерних систем для районів місцевого управління) створює передумови для повного виключення реле в схемотехніці систем залізничної автоматики. Таким чином, на нинішньому етапі при виборі системи ЭЦ не слід застосовувати морально застарілі релейні системи. Ці обставини визначили у світовій практиці стратегічний напрям вдосконалення ЭЦ на основі використання обчислювальної техніки і впровадження тільки релейно-процесорних (РПЦ) і мікропроцесорних (МПЦ) систем ЭЦ.
3.2 Розроблення структури системи
3.2.1 Структура системи ЕЦ-МПК
Система ЕЦ-МПК відноситься до класу гібридних систем електричної централізації (ЕЦ) і являє собою комплекс пристроїв центрального поста й напільного технологічного устаткування для дистанційного й централізованого управління стрілками й світлофорами, а також контролю їхнього положення й стану колійних дільниць станції. При цьому функції маршрутного набору ЕЦ виконуються апаратно-програмними засобами з використанням мікро-евм і програмувальних контролерів (ЭЦ-МПК). Крім того, технічні засоби ЕЦ-МПК дозволяють реалізувати функції лінійного пункту диспетчерської централізації без додаткових витрат. Практика експлуатації показала ефективність РПЦ як при новому будівництві, так і при реконструкції пристроїв з можливістю розміщення апаратури в існуючих будинках постів ЕЦ.
Завдяки використанню мікропроцесорної елементної бази, виконуються й нові функції, основними з яких є:
– автоматичне протоколювання дій персоналу, роботи систем і пристроїв;
– оперативне надання нормативно-довідкової інформації даних ТРА станції;
– реалізація функцій лінійного пункту ДЦ для кодового керування станцією без додаткових капітальних витрат;
– автоматизація керування шляхом формування маршрутних завдань на майбутній період без обмеження ємності буфера;
– нагромадження маршрутів, як за принципом черги, так і за принципом виконання (без обмеження ємності буфера) для виконавчих схем, що допускають таку можливість;
– зберігання, перегляд і статистична обробка відмов пристроїв ЕЦ;
– підтримка оперативного персоналу в позаштатних ситуаціях (виключення некоректних дій користувача, режим підказки);
У РПЦ рівень забезпечення реалізований за допомогою АРМ ДСП персональних комп'ютерах промислового виконання. Видача команд можлива тільки з одного комплекту - активного, другий комп'ютер перебуває в «гарячому» (навантаженому) резерві й може бути використаний тільки як засіб візуалізації для відображення загального плану станції або нормативно-довідкової інформації.
АРМ ДСП забезпечує формування команд:
– задання й скасування поїзних і маневрових маршрутів;
– індивідуального переводу стрілок;
– зміни напрямку на перегоні при автоблокуванні;
– штучного розмикання секцій;
– дистанційного огородження составів;
– реалізації відповідальних команд.
АРМ ШН дозволяє здійснити:
– контроль поточної поїзної обстановки на станції;
– контроль працездатності пристроїв ЕЦ-МПК;
– контроль і інформування при відмові (мовні повідомлення) і порушеннях функціонування постових пристроїв релейних ЕЦ;
– перегляд протоколів роботи пристроїв і оперативного персоналу станції.
Комп'ютери АРМ ДСП і АРМ ШН об'єднані в локальну обчислювальну мережу (ЛВС), у яку при необхідності можуть бути включені інші користувачі інформації про пересування поїздів. Використання ЛВС дозволяє територіально розосередити АРМ на станції в найбільш раціональних, з погляду контролю технологічного процесу, місцях розміщення оперативного й обслуговуючого персоналу.
У рівень управління й контролю входять:
– плати сполучення для контролю стану об'єктів – пристроїв матричного введення УМВ-64/8-S;
– модулі виводу по керуванню – пристрій дискретних закінчень УДО-48R і УДО-24R;
– релейні плати виводу ТВ-24R або DB-24R;
– модулі аналогового вводу RIO-7017 і ДАІ-32.
Пристрій матричного вводу УМВ-64/8-S забезпечує знімання інформації про стан 56 двопозиційних об'єктів ЕЦ і підключається до них через сполучення із кросом-платою. Крос-Плата являє собою монтажний вузол для переходу від жил кабелю до друкованого монтажу. Основна й резервна плати УМВ-64/8-S, встановлені в рознімання сполучення, підключені паралельно й працюють незалежно друг від друга.
Комплекс пристроїв КТС УК встановлюється в одному приміщенні з релейними стативами виконавчої групи ЕЦ. Устаткування КТС КК розміщається в електротехнічних шафах вогне- і вологозахищеного виконання із двостороннім обслуговуванням.
Засоби КТС УК із виконавчою групою ЕЦ погоджуються з урахуванням наступних положень:
– УСО до виконавчих схем установки, замикання, контролю й розмикання маршрутів підключаються до тих клемам, на які виводилися виходи складальної групи;
– оскільки до схем маршрутного набору ЕЦ не пред'являються вимоги по забезпеченню безпеки, додаткові заходи щодо виключення небезпечних ситуацій у КТС УК не передбачається;
– ув'язування УСО й виконавчих схем ЕЦ виконуються в точках підключення кнопок, не пов'язаних з реалізацією допоміжних режимів керування.
Одноплатні комп'ютери КТС УК через концентратор об'єднані в технологічну ЛВС із АРМ ДСП і АРМ ШН. Довжина кожного кабелю ЛВС від КТС КК, де встановлений концентратор, до відповідного АРМ не повинна перевищувати 100 м..
Для задання маршруту від АРМ ДСП у КТС КК повинні надійти дві команди: перша - початок маршруту, друга - його кінець. Ці команди пов'язані з ідентифікаторами світлофорів, по яких задається маршрут. Відповідно до прийнятих команд ідентифікуються маршрут і його тип - поїзний або маневровий. Ідентифікатор маршруту заноситься в список маршрутів, прийнятих до реалізації.
Рівень керування й контролю взаємодіє з рівнем сполучення й об'єктами централізації, виконуючи при цьому наступні функції:
– перевіряє вільність маршрутних секцій і негабаритних ділянок, прийомо-відправних колій і дільниць віддалення;
– контролює положення ходових і охоронних стрілок;
– замикає секції маршруту, крім переводу стрілок;
– вибирає відповідне сигнальне показання й відкриває світлофор;
– визначає момент закриття світлофора;
– автоматично розмикає кожну секцію маршруту за умови їхнього послідовного звільнення в процесі руху поїзда або маневрового состава;
– здійснює скасування невикористаного маршруту з автоматичним вибором витримки часу;
– виконує штучну розробку маршруту або окремих його секцій;
– розмикає невикористані секції маневрового маршруту при кутовому заїзді.
Відповідно до загального алгоритму функціонування ЭЦ у рівні сполучення розрізняють наступні схеми:
– схеми керування стрілками;
– схеми керування світлофорів;
– рейкові кола.
Розширена структурна схема системи ЕЦ-МПК приведена на рисунку 3.1.
