1) История развития микропроцессорных систем автоматизации сортировочных горок. Первый микропроцессорный отечественный комплекс кгм - риижт

Проблема увеличения перерабатывающей способности сортировочных станций и горок всегда неразрывно связана с созданием новых технических средств автоматизации процессов расформирования составов. Эффективность процессов расформирования-формирования поездов в условиях непрерывно возрастающих вагонопотоков в значительной сте- пени определяется качеством работы сортировочных горок, их пере- рабатывающей способностью и технологическими возможностями. Сортировочные горки, являясь важнейшим и основным технологи- ческим звеном в сортировочном процессе, должны обеспечивать рас- пределение свободно скатывающихся вагонов (отцепов) по путям под- горочного парка и регулирование скоростей их движения на спускной части. Главным при этом является правильный и своевременный перевод стрелок по маршрутам движения отцепов, исключение возможных при этом нагонов одних отцепов другими, а также обеспечение необходимой дальности их пробега и безопасной скорости соударения с вагонами, находящимися на подгорочных путях. В связи с этим на всех уровнях развития горочной техники и тех- нологии возникала необходимость автоматизации процессов управления маршрутами движения отцепов и регулирования скоростей скатывания с учетов необходимых интервалов и дальности пробега [19]. Чтобы повысить производительность горок, потребовалось создание устройств, реализующих переменную скорость роспуска составов. Реальные условия расформирования поездов, являясь весьма слож- ными по целому ряду факторов и чрезвычайно динамичными, вызвали необходимость в разработке дополнительных средств автоматизации контроля за ходом роспуска, защиты стрелок при проходе по ним длиннобазных вагонов, устройств передачи информации о режимах рос-13 пуска на горочный локомотив, узлов формирования программы роспуска, средств согласования и увязки с автоматизированной системой управления сортировочной станцией (АСУ СС) и др. Таким образом, сортировочные горки, как объект автоматизации на всех этапах совершенствования техники и технологии расформирования- формирования поездов были и остаются предметом пристального внимания ученых, конструкторов, проектировщиков и эксплуатационников как в России, так и за рубежом. Большой вклад в решение теоретических и практических задач ав- томатизации сортировочных процессов внесли ученые Н.М. Фонарев, который является основоположником автоматизации горок, Ю.Г. Боровков, В.А. Буянов, П.C. Грунтов, А.М. Дуаниченко, В.Н. Иванченко, Г.А. Красовский, Н.Н. Лябах, Ю.А. Муха, Н.А. Никифоров, В.Е. Павлов, B.C. Скабалланович, Е.А. Сотников, А.Н. Шабельников, Е.М. Шафит и др. Ниже рассмотрена история развития отечественных и зарубежных систем автоматизации сортировочных процессов, которые, как локально, так и в комплексном взаимодействии решали на разных этапах задачи управления роспуском составов на сортировочных горках

КГМ РИИЖТ

Первый отечественный микропроцессорный комплекс автоматизации сортировочных горок был разработан в начале 80-х годов и получил название КГМ-РИИЖТ [14]. Объектом внедрения была Южная горка станции Красный Лиман Донецкой железной дороги. Комплекс был внедрен в 1984 году. В качестве элементной базы применен агрегатный комплекс четвертого поколения КТС-ЛИУС-2 в составе Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Торговая марка комплекса МикроДАТ. Для построения комплекса КГМ использованы функциональные мо- дули: микропроцессорный контроллер КС59.01(1); контроллер связи линейного типа бит-параллельный КС52.05(2); элемент сопряжения бит- последовательный КС36.23(3); элемент ввода дискретных сигналов инициативный КС34.03(4); элемент вывода дискретных сигналов КС35.04(5); элемент коммутации сигналов постоянного тока КС31.05(6);42 элемент ввода сигналов постоянного тока КС31.07(7); элемент ввода дискретных сигналов КС34.06(8); элемент перепрограммируемой памяти КС54.34(9); элемент оперативной памяти КС54.09(10); координатор доступа к магистрали КС52.80(11); элемент ввода-вывода сигналов времени КС31.41(12); диагностический таймер на основе элемента КС31.41(13); контроллер связи линейного типа бит-параллельный КС52.06(14); элемент связи с аппаратурой передачи данных КС52.22(15); элемент вывода на дисплей КС35.20-03 (16); элемент вывода на дисплей КС35.20-06(17); элемент вывода на дисплей КС35.20-07(18). В дальнейшем для упрощения изложения типы модулей задаются их порядковыми номерами. Применяемые в КГМ модули размещены в 12- микропроцессорных блоках (каркасах), установленных в трех компоновочных шкафах, соответствующих подсистемам Маршрут, Скорость и Диспетчер (рис. 1.8). Рис. 1.8. Структурная схема горочного микропроцессорного комплекса43 Подсистема Маршрут состоит из блоков Б1Б4. Блок Б1 содержит 18 модулей типов 15, 713, которые обрабатывают сигналы от напольного оборудования и датчиков, установленных в зоне головной и пучковых стрелок, включая позицию IT.П. В блоке Б1 обеспечивается также перевод головной и двух пучковых стрелок по заданным маршрутам, расчет скоростей выхода отцепов из позиции IТ.П. и управление тормозными позициями с учетом интервального регулирования. Кроме того, блок Б1 координирует выполнение операций в рамках подсистемы Маршрут и осуществляет обмен информацией между блоками данного шкафа и блоками других подсистем. В блоке Б2 установлено 19 модулей типов 1, 35, 714, выполняющие слежение за подвижным составом в пределах одного-двух пучков (до IIIТ.П.), управление стрелками в зоне спускной части горки, интервальное регулирование скоростей скатывания отцепов на IIТ.П. первого и второго пучков. Блок БЗ по составу аппаратуры и выполняемым функциям ана- логичен Б2, но предназначен для управления объектами третьего и четвертого пучков. С головной зоной спускной части горки связан блок Б4, состоящий из 20 модулей типов 1, 34, 5, 714. Этим блоком определяется направление движения отцепа и число его осей, выполняется счет физических вагонов и определение их весовой категории. Здесь же производится классификация отцепов по ходовым свойствам, расчет переменной скорости роспуска и протоколирование на телетайпе ТЛТ-2 сбоев, отказов КГМ и ручного вмешательства на пульте ДСПГ или оператора. Этот блок следит за отрывом вагонов, обеспечивает контроль роспуска и возможность корректировки маршрутов скатывания отцепов при помощи клавиатуры пульта, управляет индикацией на указателях числа вагонов в очередном и последующем отцепах.44 Подсистема Скорость включает в себя блоки Б5Б8, основное на- значение которых состоит в обеспечении качественного прицельного регулирования скоростей скатывания отцепов в зоне IIIТ.П. с учетом контроля заполнения путей КЗП. В связи с тем, что информация о ходовых свойствах отцепов корректируется перед IIIТ.П., создается возможность независимости функционирования подсистемы Скорость в общем комплексе КГМ. Блок Б5 содержит 10 модулей типов 13, 913 и предназначен для сбора данных о ходе роспуска составов, оценки качества работы КГМ с последующей (на дальнейших этапах внедрения) автоматической коррекцией моделей или расчетных таблиц в блоках Б1БЗ, используемых для управления позициями IT.П. и IIТ.П. Большой набор задач решает блок Б6. Он состоит из 20 модулей 1, 3, 5, 7, 814. В число выполняемых функций входят сбор информации о заполнении путей первого и второго пучков, оценка ходовых свойств вагонов перед позицией IIIT.П., непосредственное управление замедлителями парковых тормозных позиций этих двух пучков, расчет скоростей выхода отцепов из тормозной позиции IIIT.П. в момент вступления отцепов на рельсовую цепь перед парковой тормозной позицией. Блок Б6 также формирует команды на коррекцию оперативного управления IT.П. и IIТ.П. на основе сбора и обработки данных о процессе скатывания отцепов. Состав и программно-аппаратные средства блока Б7, предназна- ченного для управления парковыми замедлителями третьего и четвертого пучков, аналогичны блоку Б6. Блок Б8 предназначен для восприятия информации от радиолокационных скоростемеров IIIТ.П. и передачи ее в блоки Б6 и Б8. Поэтому в состав блока включены в основном функциональные модули типа 7. Компоновка подсистемы Диспетчер (блоки Б9Б12) обеспечивает оперативный диалог эксплуатационного персонала с КГМ, двустороннюю45 информационную связь с АСУ СС, отображение хода роспуска и ввод необходимых ручных корректировок. Оперативный диалог ДСПГ и маневрового диспетчера с КГМ посредством клавиатуры и дисплея обеспечивает блок Б9, содержащий 14 модулей типов 13, 913,15 и 18. Причем элемент вывода на телевизионный индикатор ТВ типа 18 включает в себя шесть модулей. Элемент связи с аппаратурой передачи данных АПД типа 15 распечатывает на печатающем устройстве ТЛТ заданную и исполненную программы роспуска с указанием «чужаков» и инвентарных номеров последних. Блок Б10 используется для индикации на цветном дисплее состояния напольных устройств и исполнительных механизмов. Кроме того, на дисплее отражаются сообщения о сбоях КГМ или его отдельных подсистем для своевременного перехода на резервное управление. Реализацию этих функций в блоке Б10 выполняют 14 модулей типов 1, 3, 814, 16. Блок Б11 содержит 10 модулей типов 1, 4, 9, 10, 1214 и 17. Он обслуживает четыре черно-белых ТВ-индикатора, два из которых установлены на пульте оператора. Последний блок Б12 содержит 20 модулей (из них 11 шт. оперативной памяти) типов 1, 3, 914. Большой объем памяти связан с хранением подготовленных к роспуску программ с инвентарными номерами вагонов (до четырех составов), а также данных о накоплении вагонов на путях сортировочного парка в процессе роспуска. Сообщения и управляющие воздействия передаются от блока к блоку по каналам внутрисистемной связи (110) и межблочного интерфейса. Микропроцессорная аппаратура взаимодействует с напольными датчиками посредством устройств согласования сигналов, которые монтируют на кроссовых стативах в релейном помещении. Отметим основные напольные датчики, формирующие исходную информацию для работы КГМ. Для контроля расцепа, счета физических46 вагонов и определения весовой категории перед головной стрелкой установлены три комплекта спаренных путевых датчиков ДП50-80, весомер, фотоэлектрическое устройство, а также оборудована короткая (3,5 м) рельсовая цепь. На стрелочных и бесстрелочных рельсовых путях устанавливают спаренные датчики ДП50-80 для определения направления движения. Скорость движения отцепов по тормозным позициям измеряют при помощи радиолокационных скоростемеров РИС-В2. Информация о свободной части подгорочных путей формируется устройствами КЗП- ВНИИЖТ. При подготовке к роспуску и начале роспуска набор и редактирова- ние программы роспуска или формирование команды на запрос про- граммы из АСУ СС выполняет оператор при помощи клавиатуры КЛ2 и дисплея ТВ2 через блок Б9. В последнем случае команда транслируется в блок Б12, в котором формируются все необходимые сообщения для связи с АСУ СС. Набранная или полученная из АСУ СС программа запоминается блоком Б1 и может быть вызвана в блок Б9 для повторного просмотра и редактирования на дисплее ТВ2. Программный или маршрутный режим работы КГМ анализируется блоком Б4 с момента открытия горочного светофора ГС. Если при анализе программы выяснится запрет какого-либо маршрута, то в блоке Б4 формируется сообщение в блок Б9, которое выводится на экран терминала TB1 как запрос на изменение маршрута этому отцепу, а КГМ переходит в состояние ожидания команды на изменение маршрута или перекрытие горочного светофора. После корректировки маршрута проверка программы роспуска продолжается до конца с разрешением начала роспуска. Если в момент открытия светофора ГС режим роспуска маршрутный, то в блоке Б4 формируется команда на начало роспуска. При этом маршруты набирает оператор с пульта П1 индивидуально для каждого отцепа перед вступлением его в зону головной стрелки.47 С вступлением отцепа на участок счета вагонов блок Б4 формирует сообщения по линиям связи 1 и 7 о появлении очередного отцепа и его маршруте. После получения информации о длине отцепа, его весовой категории и данных предварительных расчетов блок Б5 формирует так называемый описатель отцепа. Появившийся в памяти блока Б4 описатель отцепа считывается блоком Б1, который формирует команду на перевод головной стрелки по маршруту следования отцепа. Как только отцеп вступит на рельсовую цепь головной стрелки, блок Б1 передает в блок Б9 сообщение по линии 3 о смене индикации на дисплее и транслирует описатель отцепа по маршруту следования. Конец отцепа фиксирует блок Б4 при помощи фотоэлектрического устройства ФЭУ. Блоки Б5 и Б9 определяют фактическую длину отцепа и сдвигают координату указателя начала отцепа в памяти блока Б4 на насчитанное число вагонов. На дисплей TB1 выведены число вагонов в отцепившемся от состава отцепе и информация о сдвиге программы роспуска на одну позицию. Блок Б1 переписывает информацию о длине и числе осей отцепа и рассылает ее по всем стрелкам и тормозным позициям, которые занимает в данный момент этот отцеп. При вступлении отцепа на рельсовую цепь IТП. блок Б10 изменяет индикацию на дисплее ТВ2, а блок Б5 рассчитывает скорость выхода этого отцепа из позиции IТП. и контролирует фактическую скорость движения отцепа по тормозной позиции. В зависимости от результата сравнения заданной и фактической скоростей блок Б1 выдает команду на затормаживание и оттормаживание замедлителей позиции IТП. В процессе движения отцепа по позиции IТП. блок Б5 уточняет рас- чет заданной скорости выхода с учетом данных предварительного расчета и передает значения уточненной скорости в блок B1. Если к этому времени отцеп не освободил позицию IТП., то скорость его выхода корректируется по уточненному расчетному значению.48 После вступления отцепа на пучковую стрелку данные о нем (его описатель) из блока Б1 передаются в блок Б2 или БЗ в зависимости от маршрута. Блоки Б2 и БЗ при трансляции описателя отцепа для управления стрелками спускной части горки и замедлителями позиции IIТП. работают так же, как блок Б1. При этом корректирующий расчет значения скорости выхода из позиции IIТП. для блока Б2 выполняется в блоке Б6, а для блока БЗв блоке Б7. Когда отцеп вступает на рельсовую цепь последней стрелки (7), блок Б6 или Б7 выполняет расчет скорости выхода из позиции IIIТП. и управляет работой замедлителей этих тормозных позиций. После освобождения последней стрелки информация об отцепе из блоков Б2 и БЗ через блок Б1 по линии 4 передается в блок Б12 для учета накопления вагонов на каждом сортировочном пути. Блоки Б1, Б2 и БЗ непрерывно опрашивают состояние всех стрелок и замедлителей, а блоки Б6 и Е7устройства КЗП и замедлители IIIТП., а также передают результаты опроса в виде сообщений в блоки Б9 и Б10 для индикации на дисплее. В программном обеспечении комплекса предусмотрен непрерывный автоматический контроль функциональных блоков, в каждом из которых имеется тестовая программа, контролирующая исправность постоянного и оперативного запоминающих устройств, каналов связи и процессора, а также правильное выполнение рабочих программ. Результаты тестовой проверки записываются в специально выделенные ячейки оперативного запоминающего устройства. Эти ячейки опрашивает координирующий блок каждого шкафа. При обнаружении искажения информации формируется диагностическое сообщение, которое отражается на экране TB1и протоколируется на устройстве ТЛТ2. Принцип действия бесстыкового устройства КЗП, разработанного ВНИИЖТом был основан на сравнении напряжений двух смежных кон- трольных участков пути. В конце контролируемой зоны каждого пути49 устанавливают перемычку. Цепь, образуемая двумя рельсами и перемычкой, получает питание от генератора тока частотой 1 кГц, амплитуда (6 А) которого постоянна и не зависит от состояния балласта, свободности или занятости пути. На каждом сортировочном пути контро- лируют свободность или занятость 15 участков длиной по 30 м. На структурной схеме КЗП-ВНИИЖТ (рис. 1.9) каждому кон- трольному участку соответствует электронный путевой приемник ЭП его релейный повторитель ПУ. Напряжение, снимаемое, например, с рельсов пятого контрольного участка, для электронного путевого приемника 1-5ЭП будет отпирающим (Uотп), а для последующего шестого участказапирающим (Uзап). Рис. 1.9. Структурная схема устройства КЗП-ВНИИЖТ При свободном от вагонов пути и включенном источнике питания все приемники ЭП срабатывают, а их повторители ПУ становятся под ток. Если, например, на пятом участке будет находиться подвижная единица, то напряжение Uотп этого участка будет меньше Uзап, снимаемого со второго (свободного) участка. Это приведет к выключению приемника 1-5ЭП и50 обесточиванию повторителя 1-5ПУ, контакты которого формируют цепи возбуждения реле 1У8У, находящихся в релейном помещении. Рассмотренный КГМ-РИИЖТ получил широкое внедрение на 28 сортировочных горках бывшего СССР и стран СНГ. К 2000-му году специалистами Ростовского филиала ВНИИАС была завершена разработка новой версии КГМ на базе промышленных компьютеров, который внедряется на полигоне ОАО «РЖД» по настоящее время. Описанию такого комплекса, получившего название КГМ-ПК, посвящено настоящее учебное издание