Модернiзацiя пристроiв автоматики i телемеханiки дiлянки залiзницi на базi мiкропроцесорних технiчних засобiв
Вступ
Системи кодового управлiння об'iктами i потужним засобом пiдвищення ефективностi роботи залiзничного транспорту. Цi системи по забезпеченню безпеки ставляться до другоi категорii пристроiв ЖАТ, тобто до пристроiв, вiд дii яких безпека руху поiздiв безпосередньо не залежить. Тому впровадження мiкропроцесорноi технiки швидше й простiше вiдбуваiться саме в цiй сферi.
Розвиток пристроiв автоматики i телемеханiки базуiться на постiйному удосконаленнi елементноi бази та розробки нових архiтектурних рiшень. Час диктуi: пора впроваджувати мiкропроцесорнi i релейно-процесорнi ЕЦ, якi вбирають в себе функцii лiнiйного пункту диспетчерськоi централiзацii, автоблокування на прилеглих перегонах, переiзноi сигналiзацii.
Розвиток мiкропроцесорноi технiки вiдбуваiться за кiлькома напрямками. По-перше, це розширення перелiку технологiчних процесiв, в яких використовуiться мiкропроцесорна технiка. По-друге, це пiдвищення рiвня надiйностi роботи обладнання та обгрунтованостi прийняття керуючих рiшень. По-третi, це використання iнформацiйних технологiй, що дозволяють спецiалiстам, якi не мають спецiальних знань з особливостей функцiонування обчислювальноi технiки, ефективно використовувати увесь арсенал засобiв керування складними обтАЩiктами, починаючи з ведення документацii i закiнчуючи використанням експертних систем.
Цi системи здатнi до самодiагностики, стикуються з будь-якими апаратно-програмними комплексами, для них пiдходять iснуючi примiщення. При децентралiзованому розмiщеннi такоi апаратури заощаджуються чималi кошти за рахунок використання волоконно-оптичного кабелю (одночасно вирiшуються питання перешкодозахищеностi вiд джерел перенапруги). Знiмаються проблеми безконтактного управлiння стрiлками i сигналами. Зводячи до мiнiмуму кiлькiсть релейноi апаратури, вдаiться скорочувати обслуговуючий штат.
1 ОбТСрунтування вибору пристроiв залiзничноi автоматики
Вiдповiдно дозавдання перегiн, що прилягаi до станцii ВлПВ», обладнаний пристроями кодового автоблокування (КАБ) релейного типу. Це автоблокування почало впроваджуватися на мережi залiзниць колишнього Радянського Союзу в 50-х рр. минулого сторiччя й одержала найбiльш широке поширення iз усiх систем автоблокування завдяки ряду переваг, головними з яких i наступнi:
- використання кодових рейкових кiл, якi крiм виконання своiх основних функцiй (контролю вiльностi блок-дiльницi й контролю цiлiсностi рейкових ниток) виконують функцii телемеханiчного каналу для передачi iнформацii мiж сусiднiми сигнальними установками автоблокування;
- використання як колiйноi апаратури АЛСБ кодових пристроiв iснуючих рейкових кiл.
Однак, у процесi експлуатацii виявилися й негативнi сторони КАБ релейного типу. Головний недолiк виявився в тiм, що при одночасному впливi декiлькох несприятливих факторiв, а саме, при сполученнi критичних погодних умов при певних експлуатацiйних ситуацiях i деяких ушкодженнях технiчних засобiв, система допускаi небезпечнi вiдмови: короткочаснi проблиски вогню, бiльш дозвiльного, чим допускаiться при данiй експлуатацiйнiй ситуацii.
Крiм цього, аналiз вiдмов КАБ релейного типу показуi, що бiльше 50 % iз них доводиться на рейковi кола. Майже половина цих вiдмов викликана iх нестiйкою роботою при флуктуацiях опору баласту та при дii завад вiд тягового струму.
У зв'язку з вище зазначеним виникаi необхiднiсть у модернiзацii пристроiв релейноi КАБ на перегонi мiж станцiями ВлУВ» i ВлПВ». Модернiзацiя перегiнних пристроiв можлива шляхом поступовоi замiни сигнальних установок релейноi КАБ сигнальними установками мiкропроцесорноi системи числового кодового автоблокування типу АБ-ЧКУ, що була розроблена спецiально для цiii мети. Такий принцип модернiзацii одержав назву Влшафа на шафуВ».
2. Модернiзацiя перегiнних пристроiв
2.1 Колiйний план перегону
На колiйному планi перегону, обладнаного електричною тягою поiздiв, вказанi:
- перегiннi свiтлофори;
- рейковi кола в двонитковому зображеннi iз вказiвкою iхньоi довжини;
- колiйнi дроселi - трансформатори;
- сигнальнi жили магiстрального кабелю;
- високовольтну лiнiю автоблокування;
- резервну високовольтну лiнiю електропередач;
- мiсця встановлення силових трансформаторiв та iн.
Бiля кожноi сигнальноi установки вказують шафи для розмiщення релейноi апаратури, i кабельний план з'iднання всiх пристроiв iз вказiвкою довжини, кiлькостi жил кабелю й числа запасних жил.
На рисунку 1.1 наведений колiйний план перегону, який обладнаний двоколiйним кодовим автоблокуванням при електротязi змiнного струму. Бiля кожного колiйного свiтлофора розташована релейна шафа типу ШРУ, для якоi наданi позначення типу даноi сигнальноi установки (ВлОВ») i тип кодового колiйного трансмiтера.
Основне живлення змiнним струмом (ПХ-ОХ) подаiться в релейну шафу вiд силового трансформатора типу ОМ-0,2 або ОМ-0,6, установленого на силовiй опорi високовольтноi лiнii автоблокування. Резервне живлення змiнним струмом (РПХ-РОХ) здiйснюiться вiд лiнii електропередачi ЛЕП через трансформаторну пiдстанцiю КТПО.
Лiнiйнi кола автоблокування виконанi магiстральним кабелем зв'язку. При новому проектуваннi, як правило, застосовують двокабельнi магiстралi з використанням кабелiв, якi не i пупiнiзованими, марки МКПАБ.
При кодовому автоблокуваннi передбачаються наступнi лiнiйнi кола:
Н, ОН - змiни напрямку, при органiзацii по однiй iз колiй тимчасового двобiчного руху. При цьому, дроти Н, ОН також використовуiться для передачi на сигнальну установку iнформацii про показання наступного свiтлофора. Це необхiдно для вибору сигнальних кодiв при неправильному напрямку руху по данiй колii перегону;
ДСН, ОДСН - подвiйного зниження напруги, якi водночас використовуються й для передачi кодових сигналiв у системi частотного диспетчерського контролю;
ИЧ, ОИЧ - повiдомлення про наближення поiзда до станцii вiд попереджувальноi парноi сигнальноi установки до станцiйного релейного примiщення;
ЗС, ОЗС - ув'язування показань свiтлофора, розташованого перед вхiдним iз показаннями вхiдного свiтлофора.
Рисунок 1.1 - Колiйний план перегiнних пристроiв кодового автоблокування електротязi змiнного струму
Прилади кожноi сигнальноi установки в двоколiйному кодовому автоблокуваннi розмiщають в окремiй шафi типу ШРУ. На спарених сигнальних установках у кожного прохiдного свiтлофора встановлюють окрему релейну шафу й утворюються двi одиночнi сигнальнi установки вiдповiдних типiв. Для кожноi сигнальноi установки вказують кабелi вiд релейноi шафи до свiтлофорiв, рейковим колам, кабельним ящикам.
2.2 Принципово - структурна схема модернiзацii перегiнних пристроiв
При автоблокуваннi кожний мiжстанцiйний перегiн подiляють на окремi блок-дiлянки, якi обладнують електричними рейковими колами i огороджують прохiдними свiтлофорами, якi дiють автоматично. Показання свiтлофорiв залежать вiд мiсця знаходження поiзда. Нормально (при вiдсутностi поiзда) на свiтлофорах горить зелений вогонь.
Основнi вимоги, що пред'являються до пристроiв автоблокування, передбачаються наступними правилами технiчноi експлуатацii:
- при зайнятому станi блок-дiльницi, на свiтлофорi, що ii огороджуi, повинен включатися червоний вогонь;
- пристроi автоблокування не повиннi допускати вiдкриття свiтлофора до звiльнення блок-дiльницi, що вiн огороджуi;
- необхiдно, щоб на одноколiйних перегонах пiсля вiдкриття вихiдного свiтлофора була виключена можливiсть вiдкриття вихiдних i прохiдних свiтлофорiв протилежного напряму;
- при перегораннi червоноi лампочки на свiтлофорi, що огороджуi зайняту блок-дiльницю, передбачаiться автоматичне перенесення червоного вогню на попереднiй по ходу поiзда свiтлофор;
- технiчнi засоби автоблокування повиннi забезпечувати захист вiд появи сигналу, який бiльш дозволяi , при пошкодженнях елементiв апаратури.
Вибiр сигнального показання на прохiдному свiтлофорi здiйснюiться в такий послiдовностi: за допомогою рейкового кола контролюiться стан блок-дiлянки, що огороджуiться.
Для заданоi експлуатацiйноi ситуацii, яка зображена в додатку А схема працюi в такий спосiб. Рейкове коло блок-дiльницi 4П зайнята поiздом й коди в нiй вiдсутнi. Вiдсутнiсть кодiв з рейковоi лiнii блок-дiльницi 4П через дросель-трансформатор ДТ-1 i пристрiй захисту й сполучення ПЗС передаються у мiкропроцесорний приймач МПП. Вiдповiдно до алгоритму роботи МПП вiдбуваiться виконання команди "Збудження вiдповiдних сигнальних реле".
Так як реле 3Ж i 3З знеструмленi, то на свiтлофорi 4 горить червоний вогонь, а безконтактний комутатор струму (БКС) через дросель-трансформатор ДТ-1 посилаi в рейкове коло блок-дiльницi 6П кодовi сигнали ВлЧЖВ».
В нашому випадку, при перегораннi лампи червоного вогню на свiтлофорi 4, вогневе реле 4О залишаiться без струму й фронтовим контактом розмикаi коло трансмiтерного реле 6Т. У рейковому колi 6П кодовi iмпульси ЧЖ припиняються, на свiтлофорi 6 включаiться червоний вогонь. Таким чином, вiдбуваiться перенос червоного вогню свiтлофора 4 на свiтлофор 6.
Блок-дiльниця 8П вiльна й тому реле 8ИП буде приймати код ЧЖ i передавати його в дешифратор 8ДА. Дешифратор розшифровуi код i комутуi кола обмоток сигнальних реле 8Ж таким чином, що реле стануе пiд струм, i своiм фронтовим контактом замкне коло лампи жовтого вогню свiтлофора 8.
2.3 Принципова схема дешифратора АБ
Принципова схема дешифратора АБ зображена на рисунку 2.3 вiдображаi роботу дешифратора 6ДА блок-дiльницi 6П для заданоi ситуацii згiдно завдання курсового проекту. Блок-дiльниця 6П вiльна й до неi по рейковому колi з блок-дiльницi 4П поступаi код ЧЖ. Дешифратор 6ДА приймаi цi iмпульси та вiд iмпульсу першого кодового циклу ЧЖ фронтовим контактом реле РЖ одночасно замикаються три кола дешифратора.
По першому колу спрацьовуi реле-лiчильник 1, що маi вповiльнення на притягання 0,15с. На час цього вповiльнення одночасно утвориться друге коло для зарядження конденсатора С1, що проходить через тиловi контакти реле 1А, Ж, ПТ, дiод Д1, тиловi контакти реле-лiчильника 1, 1А конденсатор С1 i полюс М. По закiнченнi вповiльнення реле-лiчильник 1 притягаi якiр i фронтовий контакт замикаi коло розрядження конденсатора С1 на реле Ж i конденсатор С2. Резистор R01 обмежуi коло зарядження конденсатора С1, тому конденсатор С2 вiд першого iмпульсу не заряджаiться до повноi напруги притягання й реле Ж не спрацьовуi. Завдяки цьому досягаiться захист вiд помилкового вмикання реле Ж при надходженнi з рейкового кола випадкового iмпульсу.
По третьому колу, що проходить через тиловий контакт реле ПТ та дiод Д6, спрацьовуi реле В, контролюючи вiдсутнiсть iмпульсу в сумiжному рейковому колi (тиловий контакт реле ПТ) i присутнiсть iмпульсу у власному рейковому колi (фронтовий контакт реле РЖ). Реле В фронтовим контактом пiдготовляi коло увiмкнення реле-лiчильника 1А.
З моменту закiнчення iмпульсу коду ЧЖ у довгому iнтервалi реле РЖ вiдпускаi якiр. Його фронтовим контактом вимикаються реле-лiчильник 1 i реле В, а тиловим контактом вмикаiться живлення до реле-лiчильника 1А, що збуджуючись, стаi через свiй власний контакт на самоблокування. Тривалiсть довгого iнтервалу (0,57с) значно перевищуi час уповiльнення реле В i реле-лiчильникiв, тому, витримавши вповiльнення, знеструмлюються реле-лiчильник 1 i реле В. Потiм реле В своiм фронтовим контактом вмикаi коло самоблокування реле-лiчильника 1А, витримавши вповiльнення, останнiй вiдпускаi свiй якiр.
При надходженнi наступного кодового циклу ЧЖ конденсатор С1 i С2 знову заряджаються, але, з облiком ранiше накопиченоi енергii, цього разу до напруги притягання якоря реле Ж. Через фронтовий контакт реле Ж1 (повторювача реле Ж) i тиловий контакт реле З на свiтлофорi включаiться лампа жовтого вогню. Другим фронтовим контактом реле Ж1 послiдовно з лампою червоного вогню по високоомнiй обмотцi вмикаiться вогневе реле О, що контролюi цiлiсть нитки лампи червоного вогню в холодному станi.
При надходженнi наступних iмпульсiв коду ЧЖ робота всiх кiл повторюiться. Вiд кожного спрацьовування реле-лiчильника 1 вiдбуваiться перiодичне пiд зарядження конденсаторiв С1 i С2.
Рисунок 2.3 - Принципова схема дешифратора кодового автоблокування
3 Обладнання станцii ВлПВ» системою електричноi централiзацii з кодовим керуванням
Обладнання станцii ВлПВ» системою електричноi централiзацii (ЕЦ) з кодовим керуванням дозволить забезпечити ii керування зi станцii ВлУВ», що значно пiдвищить ефективнiсть використання ЕЦ.
При цьому, застосування МСКК дозволить скоротити оперативний персонал чергових на виконавчiй станцii ВлПВ» шляхом передачi iхнiх функцiй керування й контролю персоналу розпорядницькоi станцii ВлУВ», що дозволить сконцентрувати керування й полiпшити технологiю перевiзного процесу. При цьому, iнформацiя про ситуацii на виконавчiй станцii може передаватися по телемеханiчному каналi зв'язку на центральний пост керування поiзному або вузловому диспетчеровi.
Системи кодового керування об'iктами за рiвнем забезпечення безпеки вiдносяться до другоi категорii пристроiв ЗАТ, тобто до пристроiв, вiд дii яких безпека руху поiздiв безпосередньо не залежить.
У цей час у Росii й Украiнi створений цiлий ряд подiбних систем кодового керування, якi по принципах побудови приблизно однаковi. До них можна вiднести системи "Тракт" i "Сетунь" (Росiя), "Темп" i "Навiгатор" (Украiна).
З перерахованих систем найбiльш доцiльним i використання системи Навiгатор, оскiльки вона повнiстю пiдходить для вирiшення поставленоi в курсовому проектi задачi по модернiзацii станцiйних пристроiв i розроблена в Украiнi, що спрощуi ii впровадження та зменшуi капiтальнi витрати.
Взагалi мiкропроцесорна система кодового керування "Навiгатор" призначена для телекерування окремими станцiями, групою станцiй, вилученими районами станцiй, роз'iздами, блокпостами та iншими пристроями.
3.1 Вибiр комплексу технiчних засобiв
Комплекс технiчних засобiв для кодового керування станцiiю ВлПВ» (рисунок 3.1) складаiться iз апаратури електричноi централiзацii ЕЦ з пультом-табло ПТ для мiсцевого керування станцiiю i технiчних засобiв мiкропроцесорноi системи телекерування (системою МСКК). Система МСКК для даного випадку повинна складатися iз двох комп'ютерiв, що працюють пiд керуванням спецiального базового i прикладного програмного забезпечення й з'iднаних каналами зв'язку, основним та резервним. Один з комп'ютерiв перебуваi на розпорядницькiй станцii (станцiя Р), другий перебуваi на виконавчiй станцii (станцiя П). За допомогою розпорядницького комп'ютера оперативний персонал розпорядницькоi станцii здiйснюi керування виконавчою станцiiю й контролюi стан ii об`iктiв: колiй, стрiлок та свiтлофорiв.
Вiдбуваiться це таким чином
При введеннi оператором розпорядницькоi станцii (РС) команд керування (введення здiйснюiться за допомогою клавiатури (КЛ) або манiпулятора (М) типу "Миша") центральний процесор (ЦП) розпорядницького комп'ютера (РК) формуi вiдповiдний машинний код. Цей код за допомогою модемiв (МОабо МР) перетворюiться у код телекерування (ТК), захищений вiд завад та призначений для передачi по фiзичнiй лiнii зв'язку, основнiй (ЛЗО), а у випадку ii несправностi, резервноi (ЛЗР). Код ТК приймаiться на виконавчiй станцii (ВС), демодулюiться модемами МО або МР (перетворюiться в машинний код) i надходить у центральний процесор (ЦП).
ЦП дешифруi код ТК й забезпечуi автоматичне формування послiдовностi команд ТК для встановлення заданого маршруту (аналог релейного маршрутного набору) з додатковою перевiркою правильностi дii пристроiв i манiпуляцiй чергового по станцii. Потiм, команди керування через модулi виводу (МВ) виконавчого комп'ютера (ВК) передаються в систему електричноi централiзацii (ЕЦ) для виконання.
РЖнформацiя про стан станцiйних пристроiв виконавчоi станцii ВС (колiй, стрiлок, свiтлофорiв i iн.) через модулi введення (МВВ) передаiться в ЦП ВК. Там вона кодуiться, потiм модулюiться модемом (МО або МР) i у виглядi коду телесигналiзацii (ТС) по лiнii зв'язку (ЛЗО або ЛЗР) передаiться на ВС. У ВК виконавчоi станцii код ТС демодулюiться, розшифровуiться й вiдображаiться на екранi кольорового вiдеомонiтору (ВМ) у виглядi мнемосхем, подiбних до стандартних позначень на пульт-табло ЕЦ.
Для пiдвищення надiйностi системи МСКК енергопостачання розпорядницького й виконавчого комп'ютерiв здiйснюiться вiд блокiв безперебiйного живлення (ББЖ).
По забезпеченню безпеки руху поiздiв, як було зазначено вище, МСКК вiдноситься до другоi групи, тобто до систем, вiд дii яких безпека руху поiздiв безпосередньо не залежить. Подача сигналiв ТК для реалiзацii керуючих наказiв здiйснюiться шляхом замикання електричних кiл, еквiвалентних натисканню кнопок пульт-табло ЕЦ. Вiдповiдальнiсть за безпеку при таких принципах ув'язування МСКК з ЕЦ несуть пристроi електричноi централiзацii.
Технiчнi засоби МСКК являють собою стандартне встаткування, спецiалiзацiя якого досягаiться за рахунок спецiального програмного
забезпечення, i за рахунок спецiального встаткування, до якого вiдносяться (див. рис.3.1):
В· М - модеми;
В· МВ - модулi виведення сигналiв ТК;
В· МВВ - модулi введення сигналiв ТС.
Модеми забезпечують роботу в двопровiдних фiзичних кабельних лiнiях зв'язку або каналах зв'язку в режимах - симплекс, напiвдуплекс, повний дуплекс вiдповiдно до мiжнародного стандарту CC1TT V.21 зi швидкiстю обмiну 300 Бод.
3.2 Однонитковий план станцii iз сигналiзуванням
У процесi проектування електричноi централiзацii (ЕЦ) насамперед розробляiться однонитковий план станцii, на якому розмiщуються поiзнi (вхiднi, вихiднi) i маневровi свiтлофори; визначаiться конструкцiя свiтлофорiв (щогловi, карликовi); нумеруються стрiлки й сигнали; вказуються сигнальнi вогнi свiтлофорiв; виконуiться розбивка колii на iзольованi дiлянки (рис. 3.2).
З боку перегону станцiя захищаiться вхiдними свiтлофорами (Н i Ч).
Вхiднi свiтлофори передбачаються завжди щогловими й мають п'ять вогнiв: червоний, два жовтих, зелений i мiсячно - бiлий.
Для прийому поiздiв по неправильнiй колii (наприклад, на перiод органiзацii тимчасового двобiчного руху по однiii з колiй перегону пiд час капiтального ремонту iншоi) передбачаються додатковi вхiднi свiтлофори НД i ЧД. Цi свiтлофори через недостатню ширину мiжколiйя можуть установлюватися з лiвоi сторони по руху поiздiв. Вони мають одне дозвiльне показання - два жовтих вогнi незалежно вiд маршруту прийому.
Сполученi свiтлофори (вихiднi свiтлофори, якi сполученi з маневровими) встановлюються з урахуванням заданоi спецiалiзацii прийома-вiдправних колiй i позначаються лiтерами Н i Ч залежно вiд напрямку руху з додаванням цифри колii вiдправлення (НРЖ, Н3, тАУ для непарного напрямку й ЧРЖРЖ, Ч4 - для парного напрямку
На знеособлених колiях вихiднi свiтлофори встановлюються з обох кiнцiв станцiйноi колii (Н5 i Ч5), а на спецiалiзованих (колii РЖ, РЖРЖ, i 3) - тiльки з одного кiнця вiдповiдно до спецiалiзацii.
У даному випадку, оскiльки прилягаючi перегони обладнанi тризначним автоблокуванням, сполученi свiтлофори мають червоний, жовтий, зелений i луно-бiлий вогнi: жовтий i зелений вогнi використовуються як дозвiльнi для вiдправлення поiздiв; луно-бiлий (не миготливий) тАУ для маневрiв з колii; червоний тАУ як заборонний для поiзних i маневрових маршрутiв; луно-бiлий (миготливий) тАУ як запрошувальний для вiдправлення поiздiв по свiтлофорах, якi приймають участь у маршрутах безупинного руху (свiтлофори НРЖ, Н3 i ЧРЖРЖ,Ч4).
Оскiльки станцiя ВлПВ» промiжна й маневровi пересування у неi здiйснюються в мiнiмальних розмiрах, маневровi свiтлофори встановлюються тiльки в самих необхiдних випадках. При iхньому розмiщеннi варто враховувати наступнi вимоги. Маневровi свiтлофори зi станцiйних колiй, як було викладено вище, сполучаються з вихiдними, тому всi сполученi свiтлофори одночасно i й маневровими. Якщо колiя спецiалiзована (сполучений свiтлофор установлений з одного кiнця), то iз протилежного кiнця передбачаiться маневровий свiтлофор. Маневровi свiтлофори встановлюються для:
В· огородження станцii з боку пiд'iзних колiй, вантажних дворiв iнших примикань (на рис. 3.2 вiдсутнi);
В· виiзду з тупикiв (М5);
В· огородження горловини станцii з боку прийомо-вiдправних колiй (ЧРЖРЖ, Ч5, Ч4, М7, М9, НРЖ, Н3, Н4, Н5, М4);
В· виiзду з без стрiлочних дiлянок, розташованих мiж вхiдними свiтлофорами й першою стрiлкою, (М1, М3, М2);
Стрiлки на схематичному планi вказують у нормальному (плюсовому) положеннi й нумерують порядковими парними номерами в парнiй горловинi, починаючи вiд вхiдного свiтлофора, i непарними - у непарнiй горловинi. Стрiлки з'iздiв нумеруються сумiжними номерами.
3.3 Перелiк маршрутiв
Маршрутом при ЕЦ прийнято вважати органiзований шлях проходження рухомого составу поiзним або маневровим порядком у межах станцii за дозволяючими показаннями свiтлофорiв.
На заданiй станцii всi пересування по прийому та вiдправленню поiздiв, а також маневровi пересування маршрутизуються.
Розробка маршрутизацii завершуiться складанням таблиць основних i варiантних поiзних (табл. 3.1). та маневрових маршрутiв (табл. 3.2).
У таблицi маршрутiв послiдовно перераховуються спочатку всi поiзнi а потiм маневровi маршрути, вказуiться положення ходових i охоронних стрiлок, що входять у маршрут, позначаються лiтери свiтлофорiв, по яких вiдбуваiться пересування рухомого складу.