СИСТЕМА «ДИАЛОГ» И СИСТЕМА «СЕТУНЬ»
1. Система «Сетунь»
Поездному диспетчеру приходится иметь дело с разнородной информацией: данными о состоянии устройств СЦБ, поступающими в режиме реального времени, и сообщениями АСОУП, поступающими, как правило, с временной задержкой и нередко имеющими низкую достоверность или теряющими свою актуальность. До внедрения АРМов ДНЦ это приводило к тому, что большую часть рабочего времени ДНЦ был занят приемом, протоколированием данных и обменом разнообразной информацией о ходе перевозочного процесса.
Система «Сетунь» является системой диспетчерской централизации нового поколения. Она предназначена для применения на железнодорожных узлах и участках железных дорог при одно- или многопутном движении поездов с автономной или электрической тягой, адаптирована ко всем действующим системам контроля и управления движением подвижного состава.
Система «Сетунь» функционально включает в себя современную систему телемеханики с дуплексным и полудуплексным высокоскоростным обменом информацией между центральным постом (ЦП) и линейными пунктами (ЛП). Система рассчитана на использование любых устройств автоматики на станции и перегонах. Длина управляемого и контролируемого поездным диспетчером участка железной дороги может колебаться от 200 до 1000 км в зависимости от интенсивности движения поездов, а количество управляемых и контролируемых системой объектов практически не ограничено.
АРМ ДНЦ в составе диспетчерской централизации нового поколения на микропроцессорной основе «Сетунь» — это составная и неотъемлемая часть Единого диспетчерского центра управления перевозочным процессом (ЕДЦУ). Такая система ДЦ активно внедряется в настоящее время на 11 дорогах России и СНГ. Так, например, на Красноярской железной дороге за последние два года система «Сетунь» была введена в эксплуатацию на трех участках: Кошурниково — Саянская, Аскиз — Абакан и Абакан — Кошурниково общей протяженностью 440км.
Объектом автоматизации является диспетчерская система оперативного управления поездной работой в пределах диспетчерского круга (участка, узла) или крупной станции. Диспетчерская система управления — это диспетчерский персонал круга в отделении дороги, которому подчиняется оперативный персонал линейных предприятий, управляющий поездной работой на участках или в узле; рабочие места оперативного персонала в отделении (ЕДЦУ) и линейных подразделениях; технические средства связи и управления, а также персонал, обеспечивающий их работоспособность; рабочая, информационно-справочная и нормативная документация оперативно-диспетчерского персонала.
АРМ ДНЦ «Сетунь» обеспечивает автоматизацию деятельности поездного диспетчера и выполняет следующие основные функции:
ведение модели диспетчерского участка с определением поездной ситуации и состояния объектов управления и контроля;
отслеживание в автоматическом режиме физических номеров и индексов поездов, их скорости, технологических операций с ними и др.;
автоматического управления движением поездов при отсутствии отклонений от заданного графика;
прогноз возможных отклонений от заданного графика и выдача рекомендации диспетчеру по предотвращению этого отклонения;
ведение графика исполненного движения (ГИД) с его анализом отображением на экране, а также диспетчерского и системного журналов с занесением их в архив;
управление скоростью движения поездов в зависимости от поездной ситуации и состояния путевых объектов;
передача ответственных команд телеуправления на линейные пункты;
выбор режима работы (автоматический, полуавтоматический, ручной);
обмен необходимой оперативной и справочной информацией с устройствами системы «Сетунь» соседних диспетчерских участков, а также с информационно-управляющими системами верхнего уровня ЕДЦУ (АСОУП, АСУСС, ДИСКОР и др.).
Основными принципами построения АРМ ДНЦ «Сетунь» являются:
интеллектуальная фильтрация поступающих сообщений с использованием традиционных способов повышения достоверности принимаемых сообщений;
активная объектная графика для отображения поездного положения;
применение математических методов прогнозирования на основе текущей оперативной информации, справочных нормативных данных и действующих ограничений;
использование современных инструментальных интеллектуальных систем реального времени, обеспечивающих легкую расширяемость и настраиваемость программного обеспечения ДНЦ на любой диспетчерский участок;
обеспечение «холодного» и «горячего» резервирования;
использование традиционных методов контроля входной и выходной информации.
В базовый комплект АРМа ДНЦ «Сетунь» входят (рис. 6):
рабочая станция PC «Табло». В зависимости от визуальной загруженности участка может быть несколько таких PC, предназначенных для просмотра поездного положения на участке с отображением основных компонентов (занятость перегонов и путей, слежение за номером поезда, индикация светофоров и др.);
рабочая станция «Схема», которая служит для посылки команд телеуправления с выбранной станции, ведения и отображения графика исполненного движения, анализа, связи с АСОУП, вывода нормативно-справочной информации;
рабочая станция «Новый ГИД».
Рабочая станция резервного комплекта может отсутствовать, если система охвачена 100-%-ным «горячим» резервированием, когда каждый компонент архитектуры может функционально брать на себя вышедшую из строя рабочую станцию. При наличии района управления, включающего в себя до восьми АРМов ДНЦ, допускается иметь в «холодном резерве одну PC «Схема» и одну PC «Табло» на район управления. В случае выхода из строя одной из PC «Табло» ее функция будет реализовываться на оставшихся исправных PC. Каждая ПЭВМ имеет источник бесперебойного электропитания.
На схеме, приведенной на рис. 7, для упрощения не показаны элементы ЕДЦУ, обеспечивающие взаимодействие ДЦ «Сетунь» с верхним уровнем. Модуль адаптера связи обозначен MAC, рабочая станция «Связь» — РСС.
Рассмотрим последний вариант реализации архитектуры
АРМа ДНЦ «Сетунь» на базе программно-технического комплекса (ПТК) «Диспетчер». В состав ПТК входит промышленный компьютер «Advantech», состоящий из корпуса IPS-6806WHP; встроенного вентилятора с терморегулятором; процессорной платы PCA-6178F; процессора INTELPENTIUMIII (до 900 МГц); оперативной памяти объемом 128 Мбайт (возможен объем до 1 Гбайта), поддержка четности; жесткого диска с объемом памяти 10 Гбайт; видеосистемы VGA-Horisont-4 4xs3 Savage4 Pro 32Mб, TWIN-control; индустриального монитора FPM-3180TV (размер экрана 18", максимальное разрешение 1280x1024, зерно 0,28 мм, квадрат; угол обзора 80°).
Процессор в многозадачном режиме поддерживает до четырех мониторов, что заметно улучшает эксплуатационные характеристики комплекса и повышает его надежность.
Разработанное и активно внедряемое на сети железных дорог программное обеспечение (ПО) АРМа ДНЦ «Сетунь»:
увеличивает оперативность воздействия на процесс перевозок вследствие сокращения каждого этапа процесса управления, сбора, обработки и передачи информации об управляемых объектах, выработки ответственных команд и доведения до исполнителей регулярных команд управления и ответственных команд. К ответственным относятся команды, при выполнении которых частично исключаются некоторые зависимости в устройствах СЦБ, в том числе: открытие пригласительного сигнала, вспомогательный перевод стрелки, искусственное размыкание маршрута, вспомогательная смена направления движения и др.;
повышает обоснованность управленческих решений благодаря наличию более достоверной и актуальной информации и, как следствие, оптимизирует затраты на достижение конечных целей управления, повышает качество поездной работы;
существенно сокращает долю рутинных операций и увеличивает роль интеллектуального, творческого начала в работе поездного диспетчера, повышает производительность и качественно улучшает условия труда ДНЦ, снимает утомляемость диспетчера;
создает условия для более качественного планирования, ибо эффективность математической модели прогнозирования и планирования автоматически обеспечивает отсутствие временных задержек в получении необходимой информации о текущем местоположении поездов и их характеристиках, полноту используемых сведений, объективность и достоверность исходных данных;
представляет прогноз в графической форме, отображает прогнозируемые нити поездов на мониторе в реальном масштабе времени;
дает возможность в автоматическом режиме получать информацию охарактеристиках поездов, находящихся на подходе к границе обслуживаемого диспетчерского круга и с автоматизированных рабочих мест ДНЦ соседних участков, увеличивая тем самым глубину прогнозирования продвижения поездов (до шести и более часов). Дополнительную возможность повышения эффективности планирования может предоставить также и анализ математических моделей для каждого из смежных диспетчерских участков (в составе соответствующих АРМов ДНЦ) с последующим их интегральным объединением на уровне дороги (например, в составе АРМа дорожного диспетчера ДГП);
автоматизирует выявление отклонений в ходе техно-логического процесса;
повышает эффективность перевозочного процесса и производительность труда всех работников, занятых на перевозках;
увеличивает скорость предоставления информации, повышает ее достоверность и полноту в рамках информационного обмена между различными автоматизированными системами, действующими на управляемом полигоне;
сокращает время стоянки поездов на технических станциях и задержки их поездов по приему (отправлению) из-за несвоевременного или некорректного приготовления маршрутов и, таким образом, в полной мере использует данные критерии при решении математических задач прогнозирования и планирования в русле современных тенденций применения ресурсосберегающих технологий;
отображает и контролирует информацию, поступающую через локальную вычислительную сеть от АРМа ДНЦ смежных кругов, АСОУП, АСУСС, АРМа ТНЦ (локомотивного диспетчера), АРМа ПЧ, АРМа ДНЦО, АРМа ШЧ, АРМа ДСП и от других источников ЕДЦУ;
наращивает набор функций АРМа ДНЦ (выдает поездному диспетчеру в реальном времени рекомендации, справочные материалы, выписки из ТРА станций, исчерпывающую технологическую информацию о поезде и т.д.) для принятия им ответственных оперативных решений при возникновении аварийных, нештатных и нестандартных ситуаций, изыскивая, таким образом, дополнительные ресурсы для повышения уровня безопасности движения поездов:
максимально использует серийно выпускаемые программно-аппаратные средства для обеспечения
минимизирует издержки, связанные с моральным старением базовых аппаратно-программных средств и элементной базы с безусловным обеспечением преемственности;
ориентирует внедряемые программно-аппаратные средства на имеющийся эксплуатационный штат;
осуществляет переход на более мощные, быстродействующие, энергосберегающие и одновременно экологически более безопасные для здоровья поездного диспетчера аппаратные средства (например, на жидкокристаллические мониторы).
Программное обеспечение АРМа ДНЦ «Сетунь» начали разрабатывать в 1994 г. В нем был учтен опыт проектирования и внедрения систем ДЦ «Нева», ЧДЦ, ПЧДЦ и «Луч».
Программное обеспечение интегрально поддерживает следующие функциональные возможности:
блокировка и аварийная разблокировка кнопок ТУ;
закрытие путей и перегонов;
подтверждение команд ТУ;
выдача ответственных команд (с использованием системы передачи ответственных команд — СПОК);
тройное дублирование возможности посылки команд ТУ;
посылка команд ТУ от электромеханика с разрешения ДНЦ (с помощью межмашинного информационного обмена текстовой информацией);
полное ведение «черного ящика» с последующим просмотром:
отображение на экране монитора практически любой информации;
показ состояния стрелки цветовым представлением ее номера;
введение пароля по электронному ключу;
реагирование на запросы из АСОУП;
обращение в АСОУП по произвольному запросу;
ручное и автоматическое планирование;
прогнозирование (вывод нитки поезда на несколько часов вперед с возможностью коррекции по времени);
работа с приказами;
прием – сдача смены;
анализ ГИД и его ведение по безбумажной технологии.
При ведении ГИД обеспечиваются все известные функции:
введение свободных пометок; отображение «окон» и их передержек на путях и перегонах;
ограничение скорости; указание причин простоя поездов на участковой станции и текстовое пояснение по каждому поезду, стоящей группе вагонов или отдельному вагону, в котором указываются номера путей (с индикацией их занятости), поездов, тормозных башмаков (с указанием позиции и количества);
отображение на ГИД процесса расформирования и накопления вагонов на пути участковой или сортировочной станции;
предоставление информации по прицепкам и отцепкам вагонов;
автоматический вывод ниток поездов на перегонах, прилегающих к данному участку, прибывающих и отправляющихся с участковой станции;
информирование по неисправностям на перегонах;
автоматическое определение времени опоздания поезда при следовании его по диспетчерскому участку и отражение опоздания на ГИД;
вывод в любое время на принтер, плоттер или графопостроитель автоматизированного графика исполненного движения поездов.
2. Система «Диалог»
Строительству ЦП системы «Диалог» предшествует определение состава автоматизированных рабочих мест работников различных служб, планирование их размещения в помещениях центра управления, проектирование и прокладка линий связи, локальной сети и цепей электропитания.
Минимальный состав аппаратуры ЦП: АРМ ДНЦ — поездного диспетчера, АРМ ШНД — дежурного инженера поста. Согласно протоколу передачи ответственных команд в системе «Диалог» (ввод команды осуществляется двумя лицами) и для координации работы дежурным по отделению требуется установка АРМ ДНЦО. Как правило, в состав аппаратуры ЦП также включаются АРМ ЭЧЦ— энергодиспетчера, АРМ ШЧД— диспетчера дистанции сигнализации и связи. Предус-матривается возможность обмена информацией с АСОУП.
Состав аппаратуры АРМа ДНЦ (количество мониторов) зависит от протяженности участка управления.
Сложность проектирования ДЦ на действующих участках железных дорог заключается в необходимости увязки ее на станциях с различными системами ЭЦ, зачастую при отсутствии возможности установки дополнительного статива для монтажа аппаратуры линейного пункта, управляющих реле и реле-повторителей.
Особенностью проектирования современных систем ДЦ, базирующихся на микропроцессорной технике, является организация параллельного проведения проектных работ и создание программного обеспечения (ПО) системы. Исходным материалом для создания ПО служат утвержденные таблицы команд телеуправления, сигналов телесигнализации, выверенные схематические планы станций и перегонов, комплект принципиальных схем ЭЦ, увязанных с аппаратурой «Диалог». При разработке алгоритмов реализации команд ТУ и отображения информации на экранах мониторов должны учитываться специфические особенности конкретных систем ЭЦ, причем работа ДНЦ не должна зависеть от типов ЭЦ станций участка.
Аппаратура линейного пункта. В
качестве аппаратуры ЛП используется специализированная управляющая безопасная микро-ЭВМ типа БМ-1602 (в дальнейшем БМ), которая устанавливается в релейном помещении. Она предназначена для сбора информации о состоянии объектов контроля на ЛП, ее обработки и формирования сигналов ТС, их кодирования и передачи на ЦП, а также для приема, декодирования команд ТУ и формирования сигналов на выходах управляющих модулей, воздействующих на устройства ЭЦ непосредственно или через управляющие реле.
Ответственные команды реализуются с соблюдением требований безопасности движения поездов, т.е. с исключением воздействия на объекты управляющих сигналов в случае отказов технических средств и их элементов.
БМ имеет модульный принцип построения. В корпусе микроЭВМ устанавливаются два блока питания, дублированный процессорный модуль со схемой запуска и контроля, интерфейсные модули. В зависимости от количества команд ТУ и сигналов ТС для конкретной станции в корпусе БМ могут устанавливаться до 15 интерфейсных модулей. Место их установки определяется при проектировании и задается адресной настройкой. К интерфейсным относятся модули токовых выходов, а также модули входов и выходов управления.
Проектирование схем увязки БМ со станционными системами автоматики заключается в определении количества типов интерфейсных модулей, места их установки в корпусе БМ и разработке схем заключения внешних цепей к объектам контроля и управления. Для обеспечения связи с ЦП используются выносные модемы типа AnComSTK-4+v.3.
БМ может размещаться на столе, релейном стативе или специальной полке. Интерфейсные модули БМ должны соединяться с объектами контроля и управления через контактные панели стативов сигнальным кабелем или жгутами.
Функции управления объектами выполняют модули М- выходов. Каждый модуль имеет 32 выхода управления, четыре из которых являются безопасными и предназначены для реализации ответственных команд. Разработан и находится в производстве модуль с 16 безопасными выходами. Все выходы имеют гальваническую развязку с внешними цепями.
Сигналы на выходах модуля сохраняются в течение времени, необходимого для реализации команды ТУ. Длительность этих сигналов задается в процессорных модулях программно, поэтому, как правило, исключается необходимость в цепях блокировки управляющих реле.
На объект управления (исполнительное реле ЭЦ) можно воздействовать через промежуточное управляющее реле и непосредственно с выхода модуля. Управляющие реле, как правило, требуются в случае необходимости одновременного воздействия в нескольких местах устройств ЭЦ для реализации команды ТУ.
При проектировании схем включения исполнительных реле ЭЦ следует учитывать, что управляющий сигнал с выхода модуля может иметь положительную или отрицательную полярность в зависимости от полярности питания, подаваемого в соответствующие цепи ЭЦ.
Контакты управляющих реле модуля рассчитаны на нагрузку до 1 А. К безопасным выходам должны подключаться реле типа НМШ или РЭЛ с сопротивлением обмотки не менее 1400 Ом. Назначение каждого управляющего выхода модуля определяется при проектировании на основе разработанной таблицы команд ТУ для ЛП данной станции.
Для контроля состояния объектов используются интерфейсные модули токовых выходов и модули входов. Модуль токовых выходов имеет 31 опросный выход, модуль входа — 16 сигнальных выходов для контроля состояния дискретных объектов.
При одном модуле токовых выходов и одном модуле входов максимальное количество контролируемых объектов на раздельном пункте 496. При использовании еще одного модуля входов их число увеличивается до 1008.
При формировании таблицы кодов ТС сигналы контроля собираются в группы по 16 выходов, которые реализуются в виде контактных групп реле контролируемых объектов, имеющих один опросный вход модуля токовых выходов. Одноименные выходы групп запараллелены через диодные коммутационные блоки (БДК), что позволяет на каждом такте опроса контролировать состояние объектов, собранных в опрашиваемую контактную группу.
Конструктивно БДК выполнен в едином корпусе и имеет 32 сигнальных входа для соединения двух контактных групп. Конструкция блока позволяет устанавливать его на стативе в габаритах реле типа НМШ. Место установки блоков и их количество определяются при проектировании. Запараллеливание одноименных выходов блоков БДК осуществляется на клеммных панелях стативов.
Структура каналов связи и сетевой протокол.
Центральный пост управляет ЛП участка по каналам связи, организованным по линейно-кольцевой структуре (рис. 9). Ближайшие к ЦП раздельные пункты (примерно половина) подключены к физическому каналу связи модемом Ml основного (резервного) комплекта устройств АРМа ДНЦ. Остальные ЛП связаны модемом М2 по каналам тональной частоты (ТЧ), организованной по типовой четырехпроводной схеме.
Сетевой протокол предусматривает трансляцию команд ТУ, передаваемых аппаратурой ЦП на конкретный ЛП, модемами Ml и М2 промежуточных ЛП и трансляцию сигналов ТС, передаваемых с ЛП участка на ЦП по физической линии связи и каналам ТЧ. Сигналы ТС передаются с ЛП синхронизировано и по командам ТУ или командам вызова сигнала ТС в формате кода ТУ.
В случае нарушения связи между ЦП и ЛП (обрыв линии между ЛП, отказ модема промежуточного ЛП, аппаратуры системы передачи) исправные ЛП автоматически подключаются к исправным линиям связи. Например, если откажет один из модемов ЛП2, то ЛП1 будет связан с ЦП модемом Ml по физической линии связи, а остальные ЛП — модемом М2 по каналам ТЧ. Если отказала аппаратура системы передачи, то все ЛП связываются с ЦП по физической линии связи.
Разработанные для системы «Диалог» схемные решения по увязке устройств ЛП с аппаратурой ЭЦ отличаются минимальным количеством дополнительных реле и высокой надежностью.