Разработка системы МПЦ на станции Астана



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

5

1

Аналитический обзор, анализ надежности систем ЭЦ, постановка и обоснование задач дипломной работы

7

1.1

Сравнительный анализ существующих систем

7

1.2

Технические характеристики  ЭЦ станции Астана

8

1.3

Перспективы развития систем ЭЦ

10

1.4

Обоснование выбора системы ЭЦ

11

2

Устройства и системы, эксплатируемые на станциях и обеспечивающие надежную работу СЦБ

13

2.1

Структура системы МПЦ  Ebilock-950

13

2.2

Поток данных и информации в МПЦ еbilосk-950

15

2.3

центральная обрабатывающая система

16

2.4

Аппаратные средства центральной обрабатывающей системы

18

2.4.1

Модуль питания (РSM)

20

2.4.2

Дисковый и сетевой модуль (DЕM)

20

2.4.3

Модуль центрального процессора (СРM)

21

2.4.4

Модуль ввода/вывода (IОM)

22

2.5

Автоматизированные рабочие места

22

2.6

Конфигурация петель связи

27

2.7

Система объектных контроллеров

29

2.7.1

Платы объектных контроллеров

31

2.7.2

Сигнальный объектный контроллер

34

2.7.3

Стрелочный объектный контроллер

35

2.7.4

Релейные объектные контроллеры

39

3

Расчёт необходимых эксплуатационных параметров системы электрической централизации на станции

41

3.1

Источники бесперебойного питания и их типы

41

3.1.1

ИБП с двойным преобразованием энергии (Dоublе соnvеrsiоn UРS)

41

3.1.2

ИБП с переключением (Оff-linеUРS)

42

3.1.3

ИБП, взаимодействующий с сетью (Linе Intеrасtivе UРS)

43

3.1.4

Феррорезонансный ИБП (Fеrrоrеsоnаnt UРS)

44

3.2

Расчет активного фильтра низкой частоты ИБП

45

3.2.1

Моделирование активного фильтра низкой частоты

47

4

Охрана труда

49

4.1

Техника безопасности при обслуживание МПЦ

49

4.2

Расчет защитного зануления

50

Заключение

55

Список использованной литературы

56

ВВЕДЕНИЕ

В транспортной системе Казахстана ведущим и организующим видом является железнодорожный транспорт. В обозримом будущем железнодорожным перевозкам не будет альтернативы по экономической эффективности и экологической безопасности при транспортировке значительных по объемам стабильных потоков массовых грузов, доставляемых на средние и дальние расстояния, а также по обеспечению пассажирских перевозок. Проводимые в настоящее время структурные преобразования железнодорожного транспорта коренным образом меняют механизмы и процессы его функционирования.

Высокий уровень корпоративного управления АО НК «КТЖ» позволяет применять новые технологии планирования и оптимизации перевозок и эффективного согласования процессов перевозки различными видами транспорта и приема-сдачи грузов на пограничных переходах, регулирование вопросов, связанных с рациональным использованием транспортных средств, с целью снижения стоимости транспортной составляющей в конечной цене товара.

Концептуальной целью АО НК «КТЖ» является обеспечение лидирующей позиции компании на рынке качественных и конкурентоспособных транспортных услуг, полностью удовлетворяющих потребности в грузовых и пассажирских перевозках при условиях минимизации нагрузки на окружающую среду. Реализация такой широкомасштабной цели, поставленной впервые, требует решения ряда крупных научно-технических проблем, определяющих успех достижения цели.

Стратегия развития железнодорожного транспорта и достижение концептуальной цели АО НК «КТЖ» связаны с успешным решением следующих задач:

- принципиальное повышение эффективности работы АО НК «КТЖ», достижение высокой рыночной капитализации холдинга на основе внедрения новейших методов и средств управления, технологий и техники перевозочного процесса, создания принципиально новых комплексных форм обслуживания клиентов;

- достижение уровня производительности труда, соответствующего лучшим показателям мировых лидеров железнодорожного транспорта, в том числе за счет проведения эффективной политики управления персоналом;

- создание условий устойчивого, безопасного и эффективного функционирования железнодорожного транспорта как организующего элемента транспортной системы страны для реализации основных геополитических и геоэкономических целей Республики Казахстан;

- приведение уровня качества транспортных услуг и безопасности перевозок в соответствие с требованиями населения и экономики и лучшими мировыми стандартами;

- создание достаточных провозных способностей и необходимых резервов для полного удовлетворения спроса на перевозки при конъюнктурных колебаниях в экономике;

- обеспечение глубокой интеграции в мировую транспортную систему;

- поддержание высокого уровня готовности к деятельности в чрезвычайных ситуациях, соответствующего требованиям обороноспособности и безопасности страны;

- снижение транспортной нагрузки на окружающую среду;

- внедрение высоких стандартов организации труда, его максимальной производительности и достижения на этой основе устойчивого обеспечения перевозочного процесса квалифицированными кадрами.

В осуществлении процесса перевозок на железнодорожном транспорте важная роль принадлежит устройствам автоматики и телемеханики [1].

Актуальность дипломной работы заключается внедрении более совершенных устройств автоматики и телемеханики на станции  Астана, которые позволяет изменить не только пропускную способность их, но и ускорить процесс перевозок, повысить его безопасность, то есть улучшить качество продукции транспорта (перевозок, услуг).

Основными направлениями, обусловливающими максимальную эффективность модернизации технических средств, являются:

- замена устаревшего и оптимизация нового станционного и напольного оборудования;

- контроль и управление поездными операциями из единых центров диспетчерского управления;

- применение микропроцессорной техники для максимального сокращения эксплуатационных и строительных затрат.

Целью данной работы является разработки систему МПЦ на станции Астана, обеспечивающий высокий уровень безопасности и непрерывный технологический процесс перевозки.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР, АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЦ, ПОСТАНОВКА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

1.1 Сравнительный анализ существующих систем

Устройства автоматики, телемеханики и связи на станциях играют важную роль в решении задач повышения эффективности перевозок и безопасности движения [2].

Средства автоматики, телемеханики и связи позволяют повысить пропускную и провозную способность железнодорожных линий, безопасность движения поездов, производительность труда работников, а также улучшить экономические показатели работы железных дорог и сократить время оборота вагона. Постоянно возрастает объем технических средств, используемых для повышения безопасности движения поездов и увеличения пропускной способности дорог. Такими средствами являются телемеханические системы, предназначенные для управления стрелками и сигналами на станциях.

Механическую централизацию стали внедрять в 60-70-х годах прошлого столетия. В механической централизации стрелками и сигналами управляли с помощью рычагов и гибких тяг. При переводе стрелок от сигналиста требовались большие усилия, поэтому радиус действия постов был ограничен и система малоэффективна. Затем появились электромеханическая и электрозащелочная централизация, в которых для перевода стрелок использовалась электрическая энергия. Труд сигналистов стал механизированным, и радиус действия постов увеличился. Однако в аппаратах сохранились механические замыкания, что делало их громоздкими и неудобными в эксплуатации [3].

Наиболее эффективным железнодорожным устройством на станциях является централизованное управление стрелками и сигналами при помощи электрической энергии в виде устройств электрической централизации. Данная система по сравнению с ручным управлением или механической централизацией позволяет тяжелый труд сигналистов, затрачиваемый на перевод стрелок, заменить силой электродвигателя, и управлять стрелками и сигналами поворотом небольших рукояток или нажатием кнопок.

С 1960 году стала внедряться блочная система электрической централизации. В этой системе рационально решены вопросы индустриализации производства релейного оборудования, ускорения сроков проектирования с одновременным повышением качества. Основой системы являются закрытые релейные блоки, в которые вмонтированы типовые схемные узлы. Блоки охватывают 60 % релейных устройств и изготовляются на заводе конвейерном способом.

Блочная маршрутно-релейная централизация внедряется с целью упрощения проектирования и повышения индустриализации строительства. Эта система, имея более высокие показатели, чем другие системы  электрической централизации, позволяет выполнить на заводе в блоках до 70 % монтажа релейных устройств по типовым схемам без проектной документации; сократить объем проектной документации на 40 % и время на разработку электрических схем на 30-35 %, значительно упростить регулировку устройств, так как исключается проверка монтажа блоков [4].

Новейшими системами является микропроцессорные системы. Которые имеет ряд преимуществ чем устаревшие системы, начинают эксплуатироваться на новых станциях и внедрятся на старых, при чём не изменяя алгоритм функционирование устройств СЦБ.

Микропроцессорная централизация обладает более высокими показателями надежности за счет использования возможностей электронных технологий и устройства 100% горячего резерва многих составных элементов, в то время как в централизации релейного типа имеется значительное количество элементов, отказ которых приводит к выходу из действия практически всей системы.

Микропроцессорные системы превосходят релейные и по основным критериям надёжности. Они имеют меньшее время восстановления, меньшее потребление электроэнергии, проще в эксплуатации и не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Микропроцессорные централизации станций, находящиеся в диспетчерском круге, легко организовываются в круг диспетчерской централизации и не требуют для этого установки дополнительных стативов с аппаратурой [5].

В результате анализа систем электрической централизации построенных с применением различной элементной базы, с точки зрения обеспечения безопасности движения поездов, микропроцессорная централизация является более «безопасной» чем централизация релейного типа.

1.2 Технические характеристики  ЭЦ станции Астана

Станция Астана является внеклассной узловой сортировочной станцией. Парки и пути станции электрифицированы переменным токам 50 Гц.

Пост ЭЦ-2 станции Астана оборудован маршрутно-релейной централизацией стрелок и сигналов блочного типа (БМРЦ) по альбомам ТР-66, МРЦ-13.

На табло поста ЭЦ-2 находятся и контролируются парки:

Пост ЭЦ-2 имеет три подхода:

В электрическую централизацию включено 124 светофора [6]:

На станции все светофоры линзовые.

Выходные светофоры:

В штат поста ЭЦ-2 входит 22 рабочих, из них:

Здания поста состоит из 3 этажей:

На станции применена двухпроводная схема управление стрелочными электроприводами с центральным и магистральным питанием. На стрелке установлены электропривода СП-3 и СП-6 с электродвигателем МСП-0,25, МСП-0,15 и электропривод типа Р80 «Аlstоm» производства Франции (на стрелки 172.184.)

Пост ЭЦ-2 является в числе больших станции и для удобной ориентации  пост ЭЦ-2 поделен на 8 районов; 14, 10, центральная, 6-12, 18, 2, 16. На каждый район в зависимости от количества обслуживаемых устройств СЦБ закреплены механики и монтёры.

Для осуществления взаимозависимости стрелок и сигналов на станции все приемо-отправочные пути, участки пути, стрелочные секции оборудованы рельсовыми цепями переменного тока 25 Гц с путевыми реле ДСШ-13. Станция  электифицировано электротягой переменного тока 50 Гц. Для защиты рельсовых цепей от влияния тягового тока, установлены дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 , ДТ-1-300, 2ДТ-1-150  и 2ДТ-1-300 [6].

Однониточный и двухниточный план станции чётного парка представлен на демонстрационном листе 1.

1.3 Перспективы развития систем ЭЦ

Опыт эксплуатации первых систем МПЦ на железных дорогах мира показал их эксплуатационные и технические преимущества перед релейными системами. Учитывая быстрые темпы развития и совершенствования микроэлектронной и микропроцессорной техники, снижение её стоимости, можно утверждать, что с течением времени МПЦ станут основными системами станционной автоматики [7].

Основными преимуществами микропроцессорных централизаций являются:

Общая безопасность и безотказность систем МПЦ более высока, чем у релейных систем ЭЦ.

Применение микропроцессорной техники позволяет дополнить ЭЦ новыми функциями, сделать уровень системы более интеллектуальным. При этом наметились следующие тенденции:

Принципиальным отличием МПЦ от релейных систем является то, что алгоритмы централизации реализуются в них программным способом. Это позволяет легко настраивать типовое программное обеспечение для конкретной станции и создавать системы автоматического проектирования (САПР). Изготовление и строительство МПЦ упрощается, так как в них исключается большой объем монтажных работ, неизбежный для релейных систем. Для облегчения процессов ремонта МПЦ снабжают развитой системой технического диагностирования и выполняют в виде контролепригодных систем с индикацией отказов. При разработке новых релейных систем ЭЦ наблюдалась устойчивая тенденция увеличения стоимости и расхода дефицитных материалов. В то же время наблюдается тенденция уменьшения стоимости устройств МПЦ. Результатом «пересечения» этих двух тенденций является экономическая перспективность применения МПЦ [8].

1.4 Обоснование выбора системы ЭЦ

Главными задачами железнодорожного транспорта являются полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках и выполнение планов перевозок грузов и пассажиров.

Организация перевозочного процесса должна обеспечивать быструю и безопасную доставку грузов и перевозку пассажиров в пункты их назначения. Важным условием повышения эффективности, качества и четкости работы железнодорожного транспорта, устойчивого выполнения плана перевозок и дальнейшего развития всех отраслей железнодорожного хозяйства является повышение уровня всей эксплуатационной работы, улучшение организации движения и технологии перевозок [9].

Существует различные виды МПЦ: МПЦ-И, МПЦ-2 , МПЦ ЭЦ-ЭМ, МПЦEbilock 950 и т.д. В основном по принципу управление они одинаковы, различаются только своей  живости, конструкции и надёжности.

Так как МПЦEbilock 950 является более новой и более модернизированной, для станции Астана выбирается именно это система. Она обеспечивает логическое и безопасное взаимодействие между сигналами, стрелками и поездами. Система обладает высокой гибкостью, экономической эффективностью и простотой. Она разрабатывалась с учетом накопленного за длительный период богатого опыта фирмы и продолжающихся исследований в области безопасной технологии сигнализации. Модульная структура централизации одинаково подходит для больших и малых станций. Также построение этой системы удовлетворяет всем условиям безопасности движения поездов. Она имеет невысокую стоимость, выполняет ряд дополнительных  функций.

Также МПЦ Еbilосk 950 имеет ряд преимущества:

2 УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ, ЭКСПЛАТИРУЕМЫЕ НА СТАНЦИЯХ И ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ НАДЕЖНУЮ РАБОТУ СЦБ

2.1 Структура системы МПЦ Еbilосk -950

Микропроцессорная централизация с центральным процессором «Еbilосk 950» разработана для управления стрелками, светофорами и другими объектами на станции и перегонах.

Система Еbilосk 950 сконструирована для работы при всех ситуациях движения поездов для станций различных размеров. Аппаратная платформа использует современные технологии, которые гарантируют надежную работу модульного программного обеспечения. Система централизации подразделяется на две основных подсистемы: центральное устройство централизации и систему объектных контроллеров. Благодаря этому включение системы и ее тестирование могут производиться на модульной основе [11].

Центральный процессор «Еbilосk 950», адаптированный к условиям казахстанских железных дорог, и система объектных контроллеров являются основным звеном МПЦ. В системе МПЦ используется напольное оборудование и релейная аппаратура российского производства.

В состав МПЦ входят:

- центральный процессор (ЦП),

- аппаратура управления и контроля (2АРМ ДСП, АРМ ШН),

- устройства электропитания;

- объектные контроллеры, концентраторы связи, размещаемые на стативах ОК, приспособленных для установки указанных устройств;

- релейные устройства;

- напольное оборудование СЦБ.

Управление МПЦ осуществляется с автоматизированного рабочего места дежурного по станции (АРМ ДСП), созданного на базе промышленной ЭВМ.

Работа МПЦ контролируется по отображению состояния объектов на дисплее АРМ ДСП, управление осуществляется дежурным по станции с клавиатуры АРМа. Команды ДСП, приказы центрального компьютера, состояние объектов, алармы автоматически регистрируются в журнале событий и могут быть распечатаны на принтере.

Диагностика МПЦ и контроль технических параметров осуществляются с автоматизированного рабочего места электромеханика (АРМ ШН). Этот же АРМ позволяет анализировать протокол действий дежурного по станции и работы МПЦ.

Центральная обрабатывающая система (ЦОС) состоит  из процессора «Еbilосk-950», обеспечивающего логику действия МПЦ и условия безопасности движения поездов. Процессор Еbilосk состоит из двух компьютеров. Один компьютер постоянно находится в работе, другой - в горячем резерве. В процессе работы идет непрерывная передача информации с основного компьютера на резервный, поэтому, в случае выхода основного компьютера из строя, происходит немедленное переключение на резерв с автоматической перезагрузкой неисправного в течение 1,5 мин. Затем происходит обратное переключение. Если сбой в работе основного компьютера не позволяет его использовать, система продолжает работать на резервном до тех пор, пока не будет устранена неисправность [12].

Главная цель ЦП состоит в обработке данных таким образом, чтобы обеспечить выполнение всех взаимозависимостей безопасным способом, присущие электрическим централизациям стрелок и сигналов.

ЦП обеспечивают:

- трансформацию команд от системы управления в приказы, которые безопасным образом передаются стрелкам, сигналам и другим устройствам;

-  замыкание объектов в маршруте;

-  искусственное и автоматическое размыкание маршрутов;

Оба компьютера связаны через петли связи с концентраторами, расположенными в модулях объектных контроллеров. При переключении компьютеров происходит автоматическая перекоммутация петель связи с одного на другой.

Для каждого объекта станции (стрелок, сигналов и т.д.) есть свой объектный контроллер (ОК). Зависимости между объектами реализуются только программой в компьютере централизации и, поэтому физических соединений между ОК  для выполнения зависимостей не производится.

Связь ЦП с объектными контроллерами осуществляется по симметричному медному четырехпроводному или волоконно-оптическому кабелю (петля связи) через модемы и концентраторы с использованием цифровой системы передачи. Это позволяет разместить объектные контроллеры в непосредственной близости от объектов управления (децентрализованное размещение). В результате значительно (примерно в 3 раза) снижается расход кабеля по сравнению с размещением объектных контроллеров на центральном посту.

Один комплект ЦП может управлять 150 логическими объектами (фактический объект станции в программе компьютера), 1000 реальных объектов (стрелки, светофоры, обмотки реле, контакты реле и др.). Такое количество объектов приблизительно соответствует станции 40 – 60 стрелок.

Емкость системы по количеству петель связи и объектных контроллеров характеризуется следующими параметрами [9]:

Если необходимо централизовать станцию с большим количеством стрелок, то есть возможность расширить систему путем подключения к ЦП еще нескольких процессоров и соединения их между собой локальной сетью.

Кроме того, центральное процессорное устройство Еbilосk-950 может подключаться к другим устройствам в соответствии с рисунке 2.1, на котором показано как три парка станции могут быть объединены в одну сеть.

Рисунок 2.1 – Объединение систем Еbilосk-950

Общая структурная схема МПЦ Еbilосk 950 показана на демонстрационном листе 2.

2.2 Поток данных и информации в МПЦ еbilосk-950

Поток данных и информации между оператором и объектами показан на рисунке 2.2.

Информация в системе обрабатывается циклически. Продолжительность одного цикла приблизительно 0,5 сек.

Входными данными в системе являются:

Действия оператора преобразуются системой управления и отображения или резервным устройством управления в команды, которые обрабатываются ЦП.

Один раз в каждом цикле текущее состояние всех включенных в систему контролируемых напольных объектов и рельсовых цепей поступает от объектных контроллеров.

Выходными данными в системе являются:

Программное обеспечение системы обработки зависимостей вырабатывает приказы, которые посылаются объектным контроллерам. Они содержат информацию о требуемом состоянии станционных напольных объектов. Например, включить зеленый огонь светофора или изменить положение стрелки.

Состояния, полученные от напольных объектов станции, посылаются в систему управления и отображения или на резервную систему управления. Эта индикация посылается только тогда, когда имеет место изменение состояния соответствующего объекта. Дополнительно эта информация посылается на компьютер горячего резерва.

Информация, посылаемая от объектных контроллеров к системе обработки зависимостей, должна быть безопасной и должна быть передана с высокой степенью достоверности.

Рисунок 2.2 – Поток данных и информации в системе

Если есть хотя бы одна соседняя система Еbilосk-950, состояние пограничных объектов посылается один раз в каждом цикле [12].

2.3 центральная обрабатывающая система

Центральное процессорное устройство Еbilосk-950 включает в себя два компьютера централизации (Intеrlосking РrосеssingUnitIРU): основной (оn-linе) и резервный (stаndbу), один из которых работает в реальном масштабе времени, а второй является горячим резервом. Для увеличения коэффициента готовности системы компьютер горячего резерва может заменить рабочий компьютер, если в последнем обнаружена неисправность.

Нормально оба компьютера включены, но только основной компьютер обменивается данными с управляемыми объектами, работая в реальном времени. Переключатели шины в этом случае подсоединяют к его канальной шине. Резервный компьютер не влияет на функционирование основного, но к нему непрерывно поступает информация со стороны программного обеспечения о состоянии рабочего компьютера.

Если произойдет ошибка в основном компьютере, специальное аппаратно-программное средство для обнаружения ошибок прекратит его работу в реальном времени и переключит переключатели шины на резервный компьютер, так, что он немедленно начнет работу в реальном времени. Основной компьютер будет остановлен. После разгрузки памяти он автоматически сделает попытку перезапуска. Двойное переключение может быть инициировано только компьютером, работающим в реальном времени.

Обмен информацией между ЦП и объектными контроллерами производится через концентраторы, которые подключаются к шине ввода/вывода компьютера через петли связи. Обмен информацией между компьютером и концентраторами производится последовательной передачей.

Телеграммы к объектам содержат, в основном, информацию управления, например: «изменить положение стрелки» или «открыть светофор на разрешающее показание». Эта информация является результатом обработки данных о зависимостях между объектами и поэтому должна быть безопасной.

В систему программного обеспечения включены следующие функции:

Информация в компьютере о состоянии объектов обновляется каждый программный цикл. Если данные для одного или более объектов теряются в течении двух последовательных циклов, состояние объекта устанавливается в соответствии с заранее определённым безопасным значением.

Обработка данных в компьютере – циклическая. Время цикла составляет 0,6 или 0,96 сек. За время каждого цикла:

Команды от системы управления и отображения обрабатываются в фоновом режиме и не являются частью фиксированного цикла [10].

2.4 Аппаратные средства центральной обрабатывающей системы

Аппаратные средства компьютера централизации (IРU) являются отдельным продуктом под названиемILС951. На рисунке 2.3 приведена компоновка системыILС951 с максимальным количеством используемых модулей. Один центральный компьютер состоит из модулей.

В его состав входят:

Максимальный вес одного компьютера централизации составляет 16 кг.

Пространственно конструктив центрального компьютера разделен на левую и правую части (основной и резервный компьютер). Модули устанавливаются парами: один для основного комплекта, другой – для резервного.

Рисунок 2.3 – Внешний вид компьютера централизации

Рисунок 2.4 – Функциональная схема соединительной платы

Модули левой и правой частей центрального компьютера соединяются с помощью пассивной соединительной платы, которая еще служит и для распределения питания.

Соединительная плата, схема которой показана на рисунке 2.4, состоит из двух отдельных плат, одна используется для:

Вторая плата используется для связей между двумя оставшимися платами ввода/вывода.

Функции соединительной платы:

2.4.1 Модуль питания (РSM)

Позиции размещения:

Входное напряжение:

Выходное напряжение:

Выходное напряжение имеет защиту от короткего замыкания. При пропадании входного напряжение выходное поддерживается в течении 30мс.

В модуле предусмотрена защита от высокой температуры и электромагнитного воздействия.

На лицевой панели модуля питания имеется три зеленых светодиода. Они показывают, что напряжения +5В, +12В и -12В находятся в заданных пределах.

Для изменения входного напряжения служит селектор, расположенный под крышкой на лицевой панели. Изменение входного напряжения должно производиться для обоих комплектов центрального компьютера.

Каждый модуль содержит два предохранителя, расположенных за селектором напряжения [13].

2.4.2 Дисковый и сетевой модуль (DЕM)

Позиции размещения:

Дисковый и сетевой модуль состоит из двух отдельных подсистем:

Эти подсистемы не могут работать в расширенном диапазоне температур.

Подсистемы контролируются сервисным устройством центрального компьютера.

Для подключения системы к различным внешним устройствам с помощью, например, витой пары предназначен 15-ти контактный разъем на лицевой панели.

РазъемBNС используется для подключения с помощью коаксиального кабеля устройств, расположенных в этом же помещении. Одновременно может использоваться только один из двух разъемов.

Сетевой разъем используется для подключения к центральному компьютеру АРМа ШН или АРМа ДСП.

Модуль содержит внутренний жесткий диск (SСSI контроллер) и внешнийSСSI разъем, к которому можно подключить до 5 различныхSСSI-совместимых устройств, например жесткие диски, СD-устройства и ленточные накопители [13].

2.4.3 Модуль центрального процессора (СРM)

Позиции размещения:

Модуль состоит из:

Три процессора на плате – это безопасный процессор А (FSРА), безопасный процессор Б (FSРB) и сервисный процессор (SРU).

Безопасные процессоры выполняют все правила централизации, а сервисный процессор отвечает за операции ввода/вывода и управления.

На передней панели модуля центрального процессора расположены четыре индикатора:

На передней панели модуля центрального процессора расположены следующие кнопки и переключатели:

RST/SЕRV – переключатель имеет три позиции:

При нажатии на нее одновременно с удержанием в верхней позиции переключателяRST/SЕRV или включением питания, модуль центрального процессора начнет работать в тестовом режиме. Кнопка может использоваться для перезагрузки системы в процессе работы. После перезагрузки процессор перейдет в нормальный режим работы, если переключательRST/SЕRV не будет переведен в положение сервисного режима в течение 2 секунд.

На переднюю панель модуля центрального процессора выведены два 9-ти контактных разъема:

2.4.4 Модуль ввода/вывода (IОM)

Позиции размещения:

Каждый модуль ввода/вывода имеет:

10-контактный разъемRJ45 с четырьмя последовательными портами, использующимися для связи с АРМ ДСП. Только активная плата ввода/вывода может взаимодействовать с АРМом через свой разъем, вторая плата физически изолирована [12].

2.5 Автоматизированные рабочие места

Неотъемлемыми частями МПЦ являются автоматизированные рабочие места (АРМ) дежурного по станции и дежурного электромеханика.

Главная задача АРМ – создание человеко-машинного интерфейса. Он ориентирован на оператора, облегчает восприятие им текущей поездной обстановки, предоставляет всю необходимую информацию для принятия обоснованных решений. АРМ выполняет роль современного аналога пульта-табло релейных систем.

В настоящее время при разработке пользовательского интерфейса широко применяется графический режим отображения. Он обеспечивает большую информативность экранного изображения и интуитивно-ясные мнемонические символы произвольных размеров [14].

Применение современной вычислительной техники для этого позволяет создать на экране монитора гибкую мнемосхему станции. Она отображает наиболее важные объекты контроля. При этом вид мнемосхемы может изменяться по командам оператора. Это позволяет отобразить специфическую информацию, необходимую для проведения маневровой работы, приема и отправления поездов, проведения проверок оборудования и др.

АРМ дежурного по станции отображает состояние поездной обстановки и неисправности аппаратуры, ввод управляющих команд. Оно позволяет также автоматически регистрировать неисправности аппаратуры, ответственные действия дежурного по станции и другие важные события, предоставлять по его запросам справочную информацию и «историю» поездной работы. При подключении АРМ в информационную сеть существует возможность предоставлять достоверную оперативную информацию руководству дороги. Большое число различных технических решений при создании разнообразных АРМ и применение их на железных дорогах вызывает необходимость стандартизации и унификации применяемой символики и пользовательского интерфейса.

Применение стандартного персонального компьютера в качестве аппаратной реализации АРМ позволяет снизить стоимость и упростить эксплуатацию и обслуживание системы МПЦ. Программное обеспечение АРМ функционирует под управлением операционной системыWindоwsNT. Она хорошо зарекомендовала себя в обеспечении живучести приложений. В АРМ использован широко распространенный оконный интерфейс пользователя, интуитивно понятный и легкий для освоения.

Основными функциями АРМа являются:

Пользовательский интерфейс и общие принципы построения АРМ дежурного по станции и дежурного электромеханика во многом схожи. В АРМ дежурного электромеханика сокращен набор допустимых команд и отсутствует окно, отображающее мнемосхему станции. Общие принципы построения пользовательского интерфейса приведены на примере АРМ дежурного по станции [11].

Графический пользовательский интерфейс базируется на возможностях операционной системыMiсrоsоftWindоwsNT. Он обеспечивает интегрированную среду для всех операций дежурного по станции, предоставляя единые принципы построения системы меню, диалоговых окон ввода и вывода сообщений.

Кроме этого, пользовательский интерфейс обеспечивает единые правила отображения текущего состояния системы и различных подсистем в строке состояния соответствующего окна. Для облегчения освоения и удобства эксплуатации графический пользовательский интерфейс содержит встроенную систему подсказок. Она базируется на возможностяхMiсrоsоftWindоws Неlр.

Отображение мнемосхемы станции используется для представления динамической информации текущего состояния объектов управления (свободность и занятость рельсовых цепей, замыкание и блокирование секций, положение и состояние стрелок и т. д.). Отображение мнемосхемы станции используется также для выбора объектов управления при формировании команд. В АРМ предусмотрена возможность изменения детализации и отображения мнемосхемы станции. Это обзорное представление плана станции и детальное отображение ее части для контроля и проведения специальных работ. Существует возможность иметь несколько открытых окон одновременно с разным обзором станционного развития. Окна могут перемещаться, минимизироваться, максимизироваться и изменять размеры в пределах определенных ограничений. Пример отображения мнемосхемы станции приведен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Графический пользовательский интерфейс АРМ

Команды вводятся дежурным по станции и могут воздействовать на объекты как путевые (стрелки, светофоры), так и на специальные (системы централизации, пневмоочистки стрелок), а также непосредственно на само устройство отображения (изменение формата отображения путевого плана станции, вывод информации о неисправностях). АРМ выполняет синтаксический контроль команд.

Команды могут вводиться с использованием спускающегося меню, всплывающего меню, строки быстрого выбора, командной строки. Все команды могут быть выбраны из древовидного спускающегося меню.

Строка быстрого выбора, содержащая обозначения наиболее часто встречающихся команд, дает быстрый доступ к ним. Всплывающее меню связано с путевыми объектами. Оно появляется после выбора мышью объекта управления. Каждому объекту соответствует свой набор допустимых команд.

Командная строка используется для ввода команд с клавиатуры. Она также используется для отображения в текстовом виде команд, подготавливаемых с помощью различных меню. Результат выполнения команды отображается в строке состояния. При вводе ответственных команд система требует подтверждения дежурного по станции в специальном диалоговом окне.

АРМ имеет функцию конфигурирования регистрируемых событий. Примерами событий являются команды, изменяющиеся состояния путевых объектов, внутренние сообщения и сигналы о неисправностях оборудования. Записи о событиях содержат также информацию о времени их возникновения.

Неисправности формируются в специальный класс событий и показывают ненормальные условия, т.е. повреждения в путевом объекте. Неисправности могут оповещаться как визуальными, так и звуковыми сигналами. Каждое сообщение о неисправности должно быть подтверждено дежурным по станции о его прочтении. В добавление к сообщениям о неисправности путевого объекта информация о нем может отображаться мнемоническим символом на путевом плане станции. Неисправности сохраняются в специальном списке. Он начинает формироваться с момента обнаружения первой неисправности. Запись о ней удаляется из аварийного списка, когда устранены условия, ее создавшие. Это подтверждается дежурным по станции. Если необходимо, записи о неисправностях могут быть удалены вручную из аварийного списка [12].

АРМ ШН подсоединяется кIРU950 и обеспечивает взаимодействие электромеханика с системой. АРМ ШН представляет собой экранное приложение, работающее на персональном компьютере и использующее сетевое взаимодействие.

Возможно три способа подключения АРМа к системе через платуDЕM:

Коаксиальный кабель является наименее чувствительным к электрическим воздействиям и может использоваться для подключения АРМа ШН, как показано на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6. Подсоединение АРМа ШН коаксиальным кабелем

АРМ ШН главным образом используется для ведения журналов и записи сигналов извещения о сбоях и неисправностях.

АРМ ШН также имеет следующие возможности:

Для загрузки программного обеспечения и настройки системы используется удаленный терминалVT-100 или его эмулятор. Терминал подключается к разъему АUX 1 на плате СРM.

Используется соединительный кабель, входящий в поставку системы.

При соединении используются следующие параметры: скорость 9600 бод, 1 стоповый бит, без четности и программного контроля (XОN/XОFF).

Расстояние между системой и терминалом не должно превышать 15 метров.

Имитатор станции подключается к платамIОM тестируемогоIРU950, для имитации различных ситуаций на напольном оборудовании (т.е. объектных контроллерах) и прохождении поезда по станции.

Имеется возможность проимитировать следующее:

Внешнее устройство СD-RОM, (напримерNЕС СDR-3460А или аналогичный ему) может подключаться кSСSI порту на платеDЕM системы. Операционная система может быть перенесена с компакт диска в системуIРU950.

Анализатор линии является стандартным измерительным устройством, используемым во время поиска неисправности при передаче информации:

В системуIРU950 необходимо устанавливать источник бесперебойного питания, если существует вероятность пропадания или нестабильности питающего напряжения, которое может привести к остановке системы [10].

2.6 Конфигурация петель связи

Петлевые концентраторы подсоединяются к центральному устройству через устройство ввода/вывода обоих компьютеров.

Как устройство ввода/вывода так и петлевые концентраторы оборудуются устройствами передачи (модемами).

Система объектных контроллеров имеет два интерфейса: к центральному устройству централизации (СIS), используя петлевые порты, и к напольному оборудованию. Основными составными частями системы являются: петли связи, связевые концентраторы, каналы связи между концентраторами и объектными контроллерами, объектные контроллеры и кабели между объектными контроллерами и напольным оборудованием

Петлевой порт является частью СIS и соединяет его с концентраторами, расположенными в определенной петле связи, обеспечивая обмен данными (наборами сообщений). Петлевой порт также определяется как модуль ввода/вывода [13].

Петля связи представляет собой среду передачи между петлевым портом и концентраторами. Петля представляет собой четырехпроводный телекоммуникационный кабель (две витые пары), используемый внутренними модемами. Существует возможность использования внешних систем симпульсно кодовая модуляция(РСМ), например, при использовании оптоволоконных каналов. В нормальных условиях СIS работает с петлей с первичной стороны (слева), контролируя при этом ее состояние с вторичной стороны (справа). В случае повреждения кабеля, СIS автоматически изолирует поврежденный участок кабеля, реконфигурируя петлю таким образом, чтобы обеспечить работу с обеих ее сторон (слева и справа). Данная особенность позволяет предотвратить отказ всей петли связи в случае одиночного повреждения.

Концентратор обеспечивает обмен информацией между портом петли связи и объектными контроллерами. Он также может использоваться как восстанавливающий повторитель для усиления сигнала в том случае если расстояние между двумя активными концентраторами слишком велико. В связи с тем, что концентратор абсолютно прозрачен с точки зрения обмена сообщениями между объектными контроллерами и СIS, к нему не предъявляются требования по обеспечению безопасности.

Каждый концентратор состоит из двух коммуникационных модулей (один модем на модуль). Для повышения готовности системы, обеспечивается избыточное резервирование в виде второго микропроцессора. Это означает, что передача информации может продолжаться без нарушений в случае какого-либо аппаратного отказа. Однако в случае пропадания питания СIS автоматически изолирует отказавший концентратор и реконфигурирует петлю связи таким образом, чтобы обеспечить связь с остальными концентраторами с обеих ее сторон. Другим названием концентратора является  устройство контроля передачи (ССU).

Контроллерный канал связи работает как канал связи между концентратором и объектными контроллерами. Данный канал связи может быть использован только внутри одного и того же места установки контроллеров.

Каждый объектный контроллер представляет собой устройство с необходимым набором интерфейсных модулей для управления и контроля состояния специфичного типа напольного оборудования. Объектный контроллер принимает приказы, транслируемые концентратором, и превращает их в сигналы управления для напольного оборудования. Подобным образом, объектный контроллер принимает сигналы от напольного оборудования и превращает их в телеграммы о состоянии и неисправностях, передаваемые концентратор для трансляции в центральный компьютер. Объектные кабели представляют собой многопроводные сигнально-блокировочные кабели и используются между объектными контроллерами и напольным оборудованием для подачи питания, а также сигналов управления (приказов) и сбора информации о состоянии (статусов).

В стандартной конфигурации две витые пары образуют петлю связи. Петля подключается непосредственно к СIS через петлевые порты и обеспечивает скорость передачи 19,2 Кб/сек. Расстояние между двумя приемопередатчиками зависит от параметров кабеля и уровня помех. Например, для медного кабеля диаметром 0,9 мм, используемого для передачи, максимальное расстояние составляет 20 км.

Малые станции, находящиеся на значительном удалении от центрального компьютера, также могут контролироваться стандартной петлей связи. В случае если расстояние между начальным и конечным концентраторами превышает допустимое, один или несколько концентраторов могут использоваться как восстанавливающие повторители для усиления сигнала.

Система объектных контроллеров обеспечивает интерфейсRS-232 позволяющий подключение внешних устройств импульсно-кодовой модуляции. В данной конфигурации стандартные петли связи не подключаются к основному компьютеру, а монтируются на удаленной станции и подключаются к аппаратуре РСМ. В случае использования существующей оптоволоконной линии расстояние между центральным компьютером и петлей связи не имеет значения, т.к. предполагается наличие оптических повторителей, обеспечивающих требуемые качество сигнала и дальность связи. Однако ограничения по дальности внутри самой петли связи продолжают действовать [10].

Петлевые связи показаны на демонстрационном листе 3.

2.7 Система объектных контроллеров

Система объектных контролеров (СОК) является составной частью микропроцессорной централизации Еbilосk-950 и установлена с 1978 года более чем на 100 станциях различного назначения и размера .

Основные особенности СОК:

Каждый объектный контроллер может управлять и контролировать один или несколько напольных объектов, используя для этого микропроцессор со специальной программой.

Применение распределенной структуры объектных контроллеров позволяет разместить их в непосредственной близости от напольного оборудования. Для этого могут быть использованы специальные шкафы.

В один шкаф можно установить два концентратора, шестнадцать ОК и необходимый источник питания. В зависимости от сложности конфигурации напольного оборудования один шкаф объектных контроллеров может быть использован для управления объектами в одном районе станции, нескольких районах или всей станцией.

Система объектных контроллеров поддерживает два интерфейса:

Основными компонентами системы являются:

Достоверность передачи данных обеспечиваются ЦП и объектными контроллерами. Петля связи, концентратор и система связи с объектными контроллерами является только средой передачи данных и не обеспечивается специальными средствами контроля данных.

Порт петли связи является частью компьютера централизации. Он обеспечивает подготовку телеграмм необходимого формата и поддержание протокола приема и передачи информации по петле связи. В СОК данное устройство обозначается как модуль ввода/вывода (InрututрutMоdulе).

Концентратор является промежуточным передаточным звеном между модулем ввода/вывода и объектными контроллерами. Он также используется для регенерации сигналов (усиления и восстановления), когда расстояние между двумя концентраторами достаточно большое.

Концентратор является «прозрачным» устройством для центрального компьютера и объектных контроллеров. В связи с этим к нему не предъявляются требования по безопасности.

Являясь аппаратно избыточным устройством, концентратор обеспечивает непрерывность передачи информации в случае аппаратных отказов. При сбое в системе центральный компьютер автоматически изолирует отказавший концентратор, реконфигурируя петлю и обеспечивая связь с другими УКП с обеих ее сторон.

Связи с объектными контроллерами используются для передачи данных между концентратором и объектными контроллерами. Данные каналы связи могут быть использованы только внутри одного шкафа.

Объектный контроллер – устройство, осуществляющее контроль и управление напольным оборудованием. Объектные контроллеры принимают приказы, передаваемые концентратором, и преобразуют их в электрические сигналы для управления исполнительными объектами. Аналогичным образом сигналы, принятые от напольного оборудования, преобразуются в телеграммы о состоянии и через концентраторы передаются в центральный компьютер.

Отказы в объектном контроллере приводят к изоляции соответствующего напольного объекта. Эта ситуация обрабатывается безопасным образом.

Объектные кабели представляют собой многопроводные сигнальные кабели СЦБ. Они используются для передачи контрольных и управляющих сигналов между объектными контроллерами и напольным оборудованием.

Напольное оборудование – это набор различных устройств, обеспечивающих движение поездов и располагаемое непосредственно вблизи железнодорожных путей (стрелки, сигналы и т.п.) [13].

2.7.1 Платы объектных контроллеров

Система объектных контроллеров представляет собой модульную систему. Она обеспечивает взаимодействие с большим набором различных напольных устройств. Интерфейсные модули монтируются на печатных платах и устанавливаются на полках для объектных контроллеров. Типичный объектный контроллер представляет собой набор печатных плат для обеспечения функций ввода/вывода и обработки информации в соответствии с заданными требованиями.

Плата ССМ (Соntrоllеr аnd Соntасt Mоnitоring Bоаrd – процессорная плата объектного контроллера с входами для опроса состояния контактов реле) является ядром объектного контроллера. Она обеспечивает контроль состояния контактов.Плата ССМ используется во всех типах объектных контроллеров (сигнальный, стрелочный, релейный). На плате также устанавливается ПЗУ (постоянное запоминающее устройства), содержащее программное обеспечение и файлы данных, необходимые для работы конкретного типа объектного контроллера. Одной из функций платы ССМ является мониторинг состояния подключенных к ней контактов реле.

Концентратор ССU (Соmmuniсаtiоn СоntrоllеrUnit) осуществляет обмен информацией с другими системами, например, с ЦП через петлю связи, а также с персональным компьютером для диагностики и тестирования. Две платы СОМ (одна находится в горячем резерве) совместно с модулем ОСТ образуют концентратор, который может обеспечивать связь с восемью объектными контроллерами.

ПлатаLРM (Lаmр СоntrоlBоаrd – интерфейсная плата светофорного ОК) применяется для управления сигналами и маршрутными указателями. Каждый модуль может управлять и контролировать до шести ламп (две лампы для запрещающих показания и четыре – для разрешающих).

Плата МОТ1 (Mоtоr Соntrоl bоаrd – интерфейсная плата стрелочного ОК) служит для управления стрелочными электроприводами переменного тока. Один объектный контроллер может управлять максимум двумя стрелочными электроприводами (спаренные стрелки или стрелка с подвижным сердечником).

Плата МОТ2 используется для управления стрелочными электроприводами постоянного тока. Один объектный контроллер может управлять максимум двумя стрелочными электроприводами (спаренные стрелки или стрелка с подвижным сердечником).

Плата СОM (Соmmuniсаtiоn Bоаrd – связевая плата – входит в состав концентратора) служит для обеспечения взаимодействия между объектными контроллерами и концентратором, а также разводки внутри полки питания, необходимого для работы ОК. Кроме этого, этот модуль применяется для соединения концентратора с объектными контроллерами на соседних полках, когда это необходимо.

Плата ОUT-модуля используется для управления не ответственными устройствами, например, системой обогрева и обдува стрелок. Объектный контроллер с набором таких плат может иметь максимум 78 выходов данного типа.

ПлатаSRС (SаfеtуRеlау Соntrоlbоаrd – интерфейсная плата релейного ОК) может быть применена для безопасного управления реле первого класса надежности. Объектный контроллер, оснащенный такими платами, может управлять максимум 12 реле. Примерами использования такого объектного контроллера могут быть интерфейсы с релейными устройствами (автоблокировка, переездная сигнализация и т.п.) [10].

Обеспечение безопасности является первоочередной задачей на всех этапах разработки системы, ее проектирования, монтажа, тестирования и обслуживания. Система объектных контроллеров обеспечивает безопасность благодаря применению ряда технических решений. К ним относятся: диверсификация программ, принцип обратной связи, безопасное аппаратное обеспечение.

Диверсификация программ является технологией разработки программного обеспечения. При ней программы, выполняющие одинаковые логические функции, разрабатываются двумя командами программистов с целью обнаружения ошибок и повышения надежности работы системы. Обе программы работают на одном микропроцессоре в реальном масштабе времени со сравнением результатов вычислений. В случае обнаружения расхождения между результатами работы программ система переходит в безопасное состояние.

Принцип обратной связи обеспечивает сравнение фактического состояния напольного оборудования с ожидаемым в результате выдачи управляющих воздействий. Данное сравнение ведется непрерывно с выдачей сообщения об ошибке и переводом системы в безопасное состояние в случае обнаружения расхождений.

Средства безопасности анализируются с применением анализа дерева отказов (FTА) и возможных отказов и их последствий (FMЕА). Ведется контроль времени жизни и актуальности данных. Высокие требования безопасности должны поддерживаться высокими стандартами качества.

СОК оборудована расширенной системой диагностики и самотестирования. Диагностические операции начинаются в момент включения системы и продолжаются в фоновом режиме в процессе ее работы. Такое решение исключает возможность появления систематической ошибки.

Кроме этого, возникающие сбои и ошибки быстро обнаруживаются и идентифицируются. СОК передает предупреждения в ЦП, если объектный контроллер или какой-либо из элементов напольного оборудования отклоняется от нормального режима работы. Проверки ведутся во всех точках принятия решения о дальнейших действиях системы.

Если обнаруженный отказ ведет к невозможности дальнейшей безопасной работы устройств, то объектный контроллер будет остановлен. Контролируемые им напольные устройства переведены в безопасное состояние.

Данные по установке системы и монтажные документы готовятся с применением специального набора инструментария ЕВIТООL. Использование «дружественного» к пользователю программного обеспечения позволяет получить большую часть данных автоматически по окончанию разработки чертежей для станции. Существуют дополнительные возможности проверки правильности и логической корректности полученных данных.

На этапе проектирования выдается прикладное программное обеспечение ЦП, документация на установку ЦП, АРМов, контейнеров СОК, документация по кабельной сети, спецификация необходимого оборудования.

Единственной формой тестирования системы, проводимой на месте перед ее пуском, являются тесты проверки правильности подключения напольного оборудования. Кроме этого, проводится регулировка тока питания светофорных ламп в соответствии с конкретными параметрами первичной системы электроснабжения. По окончанию этих операций система может передаваться в эксплуатацию.

Система объектных контроллеров тестируется при монтаже с применением специализированных аппаратных и программных средств. На этом этапе работ производятся следующие виды тестирования:

Все устройства устанавливаются на типовую 19-ти дюймовую стойку, помещённую в типовой шкаф. В шкафу размещаются следующие устройства:

источник питания объектных контроллеров и концентраторовPSU71;

источник питания напольного оборудования (стрелки, сигналы, релейное оборудование)PSU41 -PSU61;

4 полки с электронными платами объектных контроллеров и концентраторов, каждая из которых является типовым заводским изделием - рамой (конструктивном) со штепсельными разъёмами и направляющими для установки 23-х электронных плат контроллеров и концентраторов.

Монтаж штепсельных разъёмов является типовым и выполняется заводом. На одной полке (раме) может быть установлено до 4-х объектных контроллеров и один концентратор. На один концентратор можно подключить до 8-и контроллеров [10].

2.7.2 Сигнальный объектный контроллер

Сигнальный ОК предназначен для  управления сигнальными показаниями и контроля состояния светофорных ламп.

Сигнальный ОК обеспечивает:

Выходное напряжение может быть между двумя различными уровнями «высокий» и «низкий» – в зависимости от требуемой яркости свечения ламп (например: «день» / «ночь»).

Надежность работы сигналов может быть повышена за счет применения двухнитевых ламп вместо однонитевых.

Существует возможность отображения сигнальных показаний с мигающим состоянием ламп.

Ошибки заземления жил кабеля между объектным контроллером и сигнальными лампами обнаруживаются и индицируются [12].

Сигнальный контроллер состоит из платы ССМ и одной либо двух платLMP. Плата ССМ содержит ПЗУ с программой работы данного контроллера. ПлатаLMP содержит выходы, к которым подключаются обмотки сигнальных трансформаторов. ПлатаLMP управляет лампами светофора.

Сигнальный ОК может обеспечивать работу светофора в режимах «день», «ночь» и «двойное снижение напряжения». Переключение режимов «день» и «ночь» осуществляется внутри платыLMP, при получении соответствующего приказа. Переключение в режим «ДСН» осуществляется при помощи внешних реле, коммутирующих напряжение питания сигналов. Реле ДСН устанавливаются по одному на каждую обмотку источника питания напольных устройств (PSU-61,PSU-41), их обмотки запитываются при помощи «сухих контактов», расположенных на платеLMP. Кроме того, каждый ЦП выдаёт приказы на включение режима ДСН только по петлям связи, подключённым к нему непосредственно. Поэтому, в случае использования на станции нескольких ЦП - реле ДСН включаются, исходя из их количества.

ПлатаLMP содержит безопасные реле, которые обесточиваются в случае потери связи контроллера с ЦП или обнаружения неисправностей платы, которые могут повлиять на безопасность. В состоянии «без тока» безопасные реле коммутируют напряжение питания с входа платыLMP прямо на запрещающие выходы. Поэтому эти выходы жёстко закреплены для использования под запрещающие показания.

Управление и контроль входных  и  выходных с главных путей светофоров осуществляем парой плат на каждый светофор –LMP1 иLMP2. Для маневровых светофоров применяем по одной платеLMP на светофор. Схема включения маневрового светофора М62 приведена на рисунке 2.7. Аналогично подключается остальные светофоры.

Русинок 2.7 Принципиальная схема включения маневрового светофора М62

Принципиальное схема включения и управления выходным сигналом Ч5ч показана на демонстрационном листе 4.

2.7.3 Стрелочный объектный контроллер

Основными функциями стрелочного объектного контроллера являются:

Стрелочный объектный контроллер поддерживает использование следующих типов электродвигателей для стрелочных электроприводов: однофазный переменного тока, трехфазный переменного тока, постоянного тока.

Электродвигатель стрелочного электропривода подключается непосредственно к объектному контроллеру. Это исключает необходимость применения дополнительных устройств.

В связи с тем, что выходы объектного контроллера не предназначены для продолжительной работы, возможно кратковременное прерывание операции перевода стрелки в случае перегрузки выхода.

Если операция перевода стрелки не будет завершена в течение предопределенного периода времени, напряжение будет отключено от электродвигателя для предотвращения возможности его дальнейшего вращения и защиты от повреждения.

Ошибки заземления жил кабеля между объектным контроллером и стрелочным электроприводом обнаруживаются и индицируются.

Стрелочный объектный контроллер позволяет управлять несколькими электроприводами (спаренные стрелки, стрелки с подвижным сердечником). Многоприводные стрелки требуют координированного управления несколькими электроприводами. Система централизации рассматривает такие стрелки, как один логический объект, в то же время СОК управляет каждым из стрелочных приводов отдельно. Стрелочный объектный контроллер может оперировать не более чем с двумя стрелочными электроприводами, объединенными в один логический объект.

Состояние стрелки передается в КЦ как состояние одного логического объекта. Оно получено в результате логической операции «И» над состояниями стрелочных электроприводов, относящихся к данному логическому объекту.

В связи с тем, что одновременный запуск нескольких электродвигателей стрелочных электроприводов может служить причиной значительного возрастания потребляемого тока, для каждого управляющего выхода предусматривается индивидуальная временная задержка.

В случае механических повреждений стрелочного перевода, приведших к невозможности работы одного из электродвигателей логического стрелочного перевода, все электроприводы будут отключены с целью сохранения работоспособности остальных компонентов стрелочных переводов.

Некоторые типы стрелок требуют применения отдельных замков, которые могут контролироваться СОК. Обычно такие замки представляют собой электромагнитные устройства. Управляющее воздействие для таких замков представляет собой сигнал постоянного тока, генерируемый безопасным образом.

Состояние таких замков может контролироваться схемой, определяющей состояние свободных контактных групп.

Для некоторых случаев требуется возможность местного управления стрелкой. При работе в таком режиме состояние стрелки контролируется центральным компьютером, но управление ею осуществляется локально. Местное (локальное) управление стрелками может быть осуществлено с помощью соответствующего набора оборудования. Он состоит из одной или двух кнопок для перевода стрелки и ламп, индицирующих ее состояние при этом режиме работы.

СОК может быть переключена в различные режимы управления стрелкой (стрелками). В режиме центрального управления стрелка управляется и контролируется ЦП.

Переход на местное управление стрелкой выполняется по команде ЦП. В режиме местного управления стрелка управляется при помощи соответствующих кнопок, в то же время ЦП контролирует ее состояние. В режиме местного управления объектный контроллер отвергает все команды от ЦП на перевод стрелки, пока она не будет возвращена на центральное управление.

Локальные лампы индикации состояния стрелки располагаются совместно с другим оборудованием местного управления. Они подключаются к соответствующим выходам объектного контроллера и индицируют состояние стрелки.

Режим резервного управления представляет собой специальную разновидность режима местного управления. Полный набор реализуемых функций зависит от конкретных требований рынка. Следующие функции, однако, могут служить иллюстрацией этого режима работы.

Установка специального ключа проверяется системой объектных контроллеров СОК.

После установки резервного ключа СОК информирует центральный компьютер централизации о новом состоянии объекта. После предопределенной временной задержки появляется возможность управления стрелкой аналогично режиму местного управления. Стрелка в режим центрального управления возвращается после изъятия ключа резервного управления и проверки ЦП корректности состояния стрелочного перевода.

Стрелка с ручным управлением (без электродвигателя) может быть также подключена к централизации. Обычно стрелка заперта в некотором определенном положении и должна быть открыта перед ее переводом в соответствии с командой ЦП. Электромагнитное устройство запирает стрелку при использовании специального ключа.

Объектный контроллер неответственного ввода / вывода обеспечивает управление выходным напряжением для схем и устройств, не предъявляющих специальных требований по безопасности. Типичными примерами различного применения этого типа контроллеров является построение систем обогрева и обдува стрелок [13].

Стрелочный объектный контроллер состоит из платы ССМ и одной либо двух плат МОТ1. Каждая плата М0Т1 предназначена для управления одним стрелочным приводом. В системе МПЦEbilock 950 применяется семипроводная схема включения стрелки, где 3 провода используются как рабочие цепи, и 4 провода   как контрольные.

Плата ССМ содержит программируемое ПЗУ с хранящимся на ней описанием работы стрелки.

В отличие от других объектных контроллеров, в стрелочном ОК используются лишь два безопасных входа на плате ССМ из четырех. Также для подключения контактов реле в стрелочном контроллере используются безопасные входы платы МОТ1 (1 вход на плату).

Плата МОТ1 коммутирует 3-х фазное питающее напряжение 220В в рабочую цепь стрелки при помощи семистора и двух безопасных реле, а также выдаёт в контрольную цепь стрелки переменное напряжение амплитудой 35В, следя за прохождением импульсов в контрольной цепи. Положение стрелки контролируется по полярности и амплитуде импульсов, проходящих в контрольной цепи. Положение стрелки принимается плюсовым, если напряжение в контрольной цепи: в жилах Л5-Л7 равно 17-27В = (+ на Л5) и  Л4-Л6 равно 30-40В; положение стрелки принимается минусовым если, напряжение в контрольной цепи: в жилах Л5-Л7 равно 30-40В- и Л4-Л6 равно 17-27В= (+ на Л6).

Изменение направления вращения двигатели достигается изменением чередования фаз в рабочей цепи стрелки [10]. На рисунке 2.8 показан принцип управление и контроля спаренного  стрелочного электропривода переменного тока (МОТ1). Аналогично подключаются остальные спаренные электроприводы.

Рисунок 2.8 – Принципиальная схема включения и контроля стрелочного электропривода стрелки  64/66.

Принципиальная схема управления и контроля стрелочного электропривода стрелки 50  показана на демонстрационном листе 5. 

2.7.4 Релейные объектные контроллеры

Объектный контроллер безопасного ввода/вывода обеспечивает управление выходным напряжением, контроль состояния контактов схем и управление реле первого класса надежности.

Могут быть определены следующие состояния контактов релейной схемы:

Типичными примерами использования данного типа контроллеров является построение интерфейсов с такими релейными устройствами как, счетчики осей, автоблокировка, переездная сигнализация.

Объектный контроллер не ответственного ввода/вывода обеспечивает управление выходным напряжением для схем и устройств, не предъявляющих специальных требований по безопасности. Типичными примерами различного применения этого типа контроллеров является построение систем обогрева и обдува стрелок.

Задачей контроля состояния рельсовых цепей является определение их свободности/занятости [15].

В случае проследования короткой подвижной единицы через короткую рельсовую цепь вводится определенная временная задержка на изменение состояния рельсовой цепи с занятого на свободное.

Для предотвращения нежелательного кратковременного изменения состояния контактов («дребезг») можно использовать определенное время диагностики состояния контактов реле.

Основной задачей функции контроля состояния контактов является достоверное определение состояния различного типа релейных интерфейсов и подобных устройств (стрелки, контакты реле, специальные ключи, кнопки). Эта задача может быть решена как для безопасного определения состояния контактов, так и для случая не ответственных приложений, в зависимости от решаемой задачи.

В связи с тем, что к обмену информацией между центральным компьютером централизации и системой объектных контроллеров предъявляются высокие требования по безопасности, данные сообщения имеют большую информационную избыточность. Такое решение обеспечивает высокую степень защиты данных от искажений с точки зрения безопасности.

Управляющие сообщения представляют собой битовую последовательность. Она генерируется ЦП и передается определенному объектному контроллеру для воздействия на необходимый элемент напольного оборудования. Сообщения о его состоянии генерируются объектным контроллером. Это необходимо для информирования центрального компьютера о состоянии соответствующего напольного оборудования. Все сообщения приказов и состояний дублируются для обеспечения безопасности системы. Программа А генерирует сообщение А в то время, когда программа Б генерирует сообщение Б. В дополнение к данным каждое сообщение снабжается уникальным адресом, ссылочным типом, меткой времени и избыточными данными для обеспечения безопасности.

Пары сообщений генерируются и передаются в течение одного и того же цикла передачи. До передачи информации в петлю связи с концентраторами несколько сообщений может быть объединено в одну телеграмму. После приема данная информация распаковывается и анализируется. Эти операции выполняются портом петли связи (IОМ) со стороны ЦП и концентратором со стороны СОК. Несмотря на то, что передаваемые сообщения приказов и состояний имеют некоторые отличия формата, используемые принципы обеспечения безопасности данных являются универсальными для всех случаев.

При приеме адресованной концентратором телеграммы он распаковывает ее и передает информацию соответствующим объектным контроллерам. Каждый объектный контроллер проверяет принятые телеграммы А и Б на логическое совпадение и осмысленность, используя при этом программы А и Б, соответственно. В случае обнаружения программами А и/или Б несоответствия между телеграммами, весь приказ для соответствующего объектного контроллера отвергается и ЦП посылается сообщение о некорректной телеграмме с указанием причины ошибки [10].

Релейный объектный контроллер состоит из платы ССМ, одной, двух или трёх платSRC. Релейный объектный контроллер также может состоять из одной платы ССМ. К каждой платеSRC могут подключаться до 4 обмоток интерфейсных реле. На каждый выход платыSRC в случае получения соответствующего приказа выдаётся напряжение 24В постоянного тока. Релейный контроллер, состоящий из одной платы ССМ, содержит 4 безопасных входа.

Рисунок 2.9 – Принципиальные схемы включения и контроля РЦ с одной платы ССМ

3 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ НА СТАНЦИИ

3.1 Источники бесперебойного питания  и их типы

Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания – обеспечить электропитание компьютерных систем ИРДП или другого связевого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время сбоя электрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии, накопленной его аккумуляторной батареи [16].

3.1.1  ИБП с двойным преобразованием энергии (Dоublе соnvеrsiоn UРS)

Основная идея этой схемы действительно очень проста. Компьютер питается от сети переменного тока. Значит на выходе ИБП должен выдавать переменный ток. И на входе ИБП тоже должен потреблять переменный ток, поскольку он питается от той же электрической сети. Но внутри ИБП  должно быть постоянное напряжение, потому что оно необходимо для питания аккумуляторной батареи.

Вся мощность, потребляемая ИБП от сети, сначала преобразуется из переменного тока в постоянный с помощью выпрямителя. После этого в действие вступает преобразователь постоянного тока в переменный – инвертор, обеспечивающий на выходе ИБП необходимое переменное напряжение. Схема ИБПс двойным преобразованием энергии показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - ИБП с двойным преобразованием энергии

Аккумуляторная батарея находится в цепи постоянного тока, между выпрямителем и инвертором. Если в сети нормальное напряжение, выходного тока выпрямителя хватает для работы инвертора и для подзаряда батареи.

Когда напряжение в сети становится таким маленьким, что выпрямитель уже не может обеспечить полноценную работу инвертора, аккумуляторная батарея заменяет выпрямитель и питает инвертор требующимся ему постоянным током.

Инвертор, в свою очередь, продолжает, как ни в чем ни бывало, подавать

напряжение к компьютеру. Но замена выпрямителя батареей не совсем полноценна: батарея может питать инвертор только ограниченное время, которое зависит от накопленного ею заряда и мощности компьютерной системы. Как правило, это время исчисляется минутами или десятками минут.

3.1.2 ИБП с переключением (Оff-linеUРS)

Когда в сети нормальное напряжение, компьютер (или другая нагрузка ИБП) работает непосредственно от сети. В это время маломощный выпрямитель подзаряжает батарею ИБП. Если напряжение становится «ненормальным» или совсем исчезает, показанный на схеме переключатель срабатывает, включается инвертор, и ИБП начинает питать нагрузку от своей батареи. ИБП с переключением имеет высокий КПД, поскольку при нормальной работе потребляет только энергию, необходимую для питания своей схемы и, если батарея разряжена, то для ее подзаряда.

Рисунок – 3.2 - ИБП с переключением

Самым серьезным из недостатков является то, что при переключении ИБП с режима работы от батареи на режим работы от сети, на выходе ИБП могут возникать скачки напряжения. При неблагоприятной фазе напряжения в момент переключения блок питания компьютера не сможет их погасить. В этом случае на чувствительных электронных компонентах компьютера возникают импульсные напряжения. Сами по себе они не опасны, но в сочетании с другими помехами в принципе могут быть причиной сбоя при работе компьютера [16].

3.1.3 ИБП, взаимодействующий с сетью (Linе Intеrасtivе UРS)

Упрощенная блок-схема ИБП, взаимодействующего с сетью, представлена на рисунке 3.3.

Если разобраться, она очень похожа на предшествующую схему. Переключатель переехал ближе к входу, инвертор этого ИБП постоянно подключен к нагрузке. Кроме того, в нашей новой схеме появился автотрансформатор. Честно говоря, он, как правило есть и в ИБП с переключением, но для ИБП, взаимодействующего с сетью, его наличие принципиально. У этого автотрансформатора есть дополнительные отводы, к которым может быть подключена нагрузка при работе ИБП от сети. В результате напряжение на выходе ИБП иногда становится не таким, как на входе.

С помощью автотрансформатора с отводами ИБП регулирует напряжение (увеличивает выходное напряжение, когда напряжение на входе мало и уменьшает напряжение на выходе, если входное напряжение слишком повысилось).

Рисунок 3.3 - ИБП, синхронизованный с сетью

Взаимодействующий с сетью ИБП постоянно следит за напряжением: его величиной и формой. Для этого управление ИБП, взаимодействующего с сетью, поручено микропроцессору. Обычно микропроцессор нагружают множеством дополнительных функций, не связанных непосредственно со слежением за сетью и управлением, и некоторые из этих ИБП становятся довольно «умными». Они могут регистрировать напряжение в электрической сети, следят за временем и частотой, запоминают свои аварийные сообщения, включаются по расписанию и т.д. Работает ИБП, взаимодействующий с сетью, примерно так же, как и ИБП с переключением. Когда в сети «нормальное» напряжение, он питает нагрузку от сети. Если напряжение отсутствует или искажено, то инвертор мгновенно начинает питать нагрузку, разряжая батарею, а входной переключатель ИБП размыкается.

Если напряжение в сети есть, но заметно меньше (или больше) нормы, то взаимодействующий с сетью ИБП переключает отводы автотрансформатора и регулирует напряжение, не переключаясь на батарею. Как и ИБП с переключением,

ИБП, взаимодействующий с сетью, имеет высокий КПД и некоторые другие преимущества.

3.1.4 Феррорезонансный ИБП (Fеrrоrеsоnаnt UРS)

Феррорезонансный ИБП в какой-то степени является разновидностью ИБП, взаимодействующих с сетью. Тем не менее его обычно выделяют в отдельную группу ИБП [16]. Дело в том, что в схему этого ИБП введен элемент, принципиально меняющий его работу, и давший название этому прибору. Это феррорезонансный трансформатор. Он включен в схему феррорезонансного ИБП вместо автотрансформатора с отводами в схеме ИБП, взаимодействующего с сетью.

Он стабилизирует напряжение на выходе ИБП. Это позволяет работать в широком диапазоне сетевых напряжений без переключения на батарею. Нет никаких переключений и внутри самого ИБП (феррорезонансный трансформатор регулирует напряжение, не нуждаясь в переключении отводов).

Рисунок 3.4 - Феррорезонансный ИБП

Феррорезонансный трансформатор имеет значительную индуктивность. Во время работы ИБП от сети в магнитном поле трансформатора накапливается большая энергия, которая питает нагрузку во время переключения на работу от батареи. Поэтому выходное напряжение феррорезонансного ИБП не имеет разрыва в момент исчезновения напряжения в электрической сети. Это свойство дает возможность изготовителям феррорезонансных ИБП вполне обоснованно рекламировать их, как оn-linе ИБП.

Кроме отсутствия разрыва напряжения и плавного регулирования напряжения, феррорезонансный ИБП имеет и другие достоинства, характерные для ИБП с двойным преобразованием энергии, например высокой надежностью, что и определило его широкое использование в системах диспетчерского управления (SСАDА-системы) на железнодорожном и воздушном транспорте.

3.2 Расчет активного фильтра низких частот  ИБП

В режиме работы от батареи с выхода инвертора на компьютер поступают прямоугольные импульсы. Для сглаживания формы напряжения прямоугольного вида необходимо очистить высокочастотные гармоники с помощью фильтра низкой частоты Чебышева.

Для фильтра нижних частот 2-го порядка с частотой среза ωс передаточная функция имеет вид:

.                                                                                   (3.1)

Для фильтров более высокого порядка уравнение (3.1) описывает ПФ звена второго порядка, где К - коэффициент его усиления; В и С – коэффициенты звена, приведенные в таблицах 3.1.

Таблица 3.1 – Коэффициенты фильтра  Чебышева

n=2

n=3

n=4

n=5

B

С

B

С

B

С

B

С

1.0

1,425625

1.0

1,516203

0.765367

1.847759

1.0

1.0

0.618034

1.618034

-

1.0

1.0

1.0

0.517638

1.414214

1.931852

1.0

1.0

1.0

n=6

n=7

n=8

n=9

B

С

B

С

B

С

B

С

0.445042

1.246980

1.801939

-

1.0

1.0

1.0

1.0

0.390181

1.111140

1.662939

1.961571

1.0

1.0

1.0

1.0

0.347296

1.0

1.532089

1.879385

-

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.312869

0.907981

1.414214

1.782013

1.975377

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

Схема активного фильтра НЧ приведена на рисунке 3.7. Она иногда называется схемой с многопетлевой обратной связью (МОС) из-за наличия двух путей прохождения сигналя обратной связи через элементы С1 и R2.

Рисунок 3.7 – Схема фильтра НЧ 2-го порядка

Для расчета фильтра НЧ 2-го порядка Баттерворта или Чебышева, обладающего заданной частотой срезаfс и коэффициентом усиления К, необходимо выполнить следующие шаги.

1. Найти нормированные значения коэффициентов В и С из соответствующей таблицы 3.1.

2. Выбрать номинальное значение емкости С2 (близкое к значению 10/fс   мкФ  и номинальное  значение емкости С1) удовлетворяющее  условию:

.                                                                                                (3.2)

3. Вычислить значения сопротивлений

.                        (3.3)

4. Выбрать номинальные значения сопротивлений, наиболее близкие к   вычисленным значениям, и реализовать фильтр или его звенья второго порядка в соответствии со схемой, показанной на рисунке 3.1.

Рекомендации по настройке:

Необходимо разработать фильтр Чебышева с МОС 2-го порядка с неравномерностью передачи Ар=0,5 дБ, полосой пропускания 1000 Гц и коэффициентом усиления, равным 2. В этом случае К = 2, ωс = 2π∙1000, а из таблицы 3.1 определим, что В= 1,425625 и С=1,516203. Выбирая номинальное значение С2=10/fс=10/1000=0,01 мкФ = 10-8 Ф, из (3.2) получаем

мкФ

Выберем номинальное значение ёмкости С1 =0,001мкФ=1нФ и вычислим по (3.3) значения сопротивлений. В результате получим

кОм;

кОм;

кОм.

3.2.1 Моделирование активного фильтра низкой частоты

Моделирование АФЧХ активного фильтра НЧ Чебышева 2-го порядка в программе Еlесtrоniс Wоrknсh

Рисунок 3.8 – Схема установки для снятия АЧХ и ФЧХ фильтра НЧ

Чебышева 2-го порядка

Программа ЕWb позволяет получить АФЧХ фильтра быстро и наглядно, для чего необходимо осуществить следующие действия:

- открыть окно Shеmаtiс Орtiоns в меню Сirсuit и в закладке Shоw/Hidе отметить опции Shоw rеfеrеnсе ID и Shоw nоdеs (узлы схемы);

- открыть окно АС Frеquеnсу в меню Аnаlуsis и установить частотный диапазон входного сигнала от 1 Hz до 10 kHz; в опции Swеер timе (горизонтальная ось времени) – Dесаdе; Numbеr оf роints – 100; Vеrtiсаl sсаlе (масштаб по вертикали) – Linеаr;

- выделить номер узла, с которого снимается АФЧХ, в опции Nоdеs in сirсuit (общий список узлов), автоматически переходящий в опцию Nоdеs fоr аnаlуsis;

- запуск моделирования осуществляется нажатием кнопки Simulаtе.

Копировать в Wоrd можно только через команду Сору аs Bitmар в меню Еdit. В результате получаются диаграммы, приведенные на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 – АЧХ и ФЧХ фильтра НЧ Чебышева 2-го порядка

График АЧХ и ФЧХ показывает, что полученные коэффициенты передаточный функций фильтра низких частот подобрано правильно.

4 ОХРАНА ТРУДА

4.1Техника безопасности при обслуживание МПЦ

Персонал дистанции сигнализации и связи обеспечивает техническое обслуживание всех составных частейMПЦ, перечисленных, по технологии согласно документам утвержденных в установленном порядке АО НК «КТЖ», и существующему технологическому процессу по обслуживанию устройств СЦБ.

Обслуживание, ремонт и замена составных элементов МПЦ должны выполняться персоналом, прошедшим курс специальной подготовки и выдержавшим испытания в соответствии с порядком, установленным в АО НК «КТЖ».

Закрепление конкретных устройств МПЦ за обслуживающим персоналом и персональные обязанности каждого из участников процесса обслуживания определяются начальником дистанции сигнализации и связи в должностных инструкциях работников или приказом по дистанции.

При обслуживании МПЦ следует руководствоваться правилами электробезапосности при работе с электроустановками, а так же:

убедиться, что все кабели расположены таким образом, что не могут быть случайно повреждены;

перед извлечением платы из посадочного места снять высокое напряжение со входа платы, выключить объектный контроллер;

всегда отсоединять разъем на передней панели платы перед ее извлечением;

до начала работы на клеммах, соответствующий контроллер должен быть отключен от источника питания, т. к. в кабелях присутствует высокое напряжние;

следить за соответствием заземления оборудования  проектной документации;

сопротивление заземления не должно превышать 5 Ом;.

Все компоненты и устройства принимаются как чувствительные к электростатическим разрядам (ЭСР). ЭСР вызывают понижение надежности и (в худшем случае) повреждение компонентов системы. Электростатические заряды возникают в результате трения между некоторыми материалами, например, пластмассами, шерстью, шелком и стеклом. Защита от ЭСР заключается в предотвращении образования зарядов и обеспечении путей их стекания на корпус, минуя электронные компоненты.

Электромеханик, обслуживающий МПЦ является ответственным за выполнение мер безопасности от ЭСР. Каждый посетитель должен быть проинформирован о риске ЭСР.

Риск возникновения ЭСР снижается, если персонал использует обувь на кожаной подошве или из материала с подобной проводимостью. Предпочтительно, в местах установки электронного оборудования, использовать полы с покрытием, обеспечивающим защиту от ЭСР. Сопротивление такого пола должно быть в пределах 50 k - 10 M.

Все работы связанные с изъятием, заменой или перемещением плат при которых возможно прикосновения к электронным компонентам, необходимо производить только с надетым на запястье руки заземляющим браслетом. Это предотвратит повреждение компонентов зарядом, накопившимся на теле.

Все устройства должны быть надежно заземлены. Во время перевозки все компоненты должны быть упакованы в антистатический материал [17].

4.2 Расчет защитного зануления

Расчет защитного зануления сводиться к определению сечения нулевого провода, при котором ток однофазного короткого замыканияJk будет удовлетворять условию срабатывания максимальной токовой защиты:

, А,                                              (4.1)

гдеJном – номинальный ток плавкой вставки предохранителя, или ток срабатывания автоматического выключателя, А;Kk – коэффициент кратности тока, для плавки предохранителейKk≥3 (во взрывоопасных помещенияхKk ≥ 4); для автоматических выключателей без выдержки времениKk = 1,25 – при номинальном токе более 100 А и Кк=1,4 - при номинальном токе ниже 100 А; для автоматических выключателей с обратно зависимой от тока характеристикой Кк≥3 (во взрывоопасных помещениях К≥6).

С достаточной степенью точности и даже с ужесточением требований безопасности величину тока короткого замыкания можно определить по формуле:

                                               (4.2)

гдеZт - сопротивление обмоток трансформатора, Ом (таблица 7.11 [18]);Rф иRн - активные сопротивления, соответственно, фазного и нулевого провода, Ом; Хф и Хн - внутренние индуктивные сопротивления, соответственно, фазного и нулевого провода, Ом; Хп- внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль, Ом.

Для проводников из цветных металлов значенияRф иRн определяют по формуле:

,                                                                    (4.3)

где ρ - удельное сопротивление материала (для меди ρ=0,018 Ом∙мм2/м, для алюминия ρ=0,028 Ом∙мм2/м); ℓ - длина проводника, м;S - сечение проводника, мм2

Для проводников из цветных металлов значения Хф и Хн достаточно малы, и ими можно пренебречь.

Значение внешнего индуктивного сопротивления с достаточной степенью точности можно определить по формуле:

,                                      (4.4)

где Хп - удельное внешнее индуктивное сопротивление (для воздушных линий  - 0,6 Ом/км, для проводников на изоляторах внутри помещений - 0,5 Ом/км, для проводников на роликах внутри помещений - 0,4 Ом/км, для проводки в трубах – 0,15 Ом/км); ℓ - длина проводника, км.

Произведем проверку отключающей способности защитного зануления в аккумуляторном отделении ШЧ, где установлено кремниевый выпрямитель ВАЗ-70-150, защищенный предохранителем НПИ 60М с плавкой вставкойJномпл.вст=35А, и зарядный двигатель-генератор типа П-145, защищенный автоматическим выключателем А3116 с вставкой мгновенного срабатыванияJном=250 А. Наружная проводка - кабель в земле, внутренняя - кабель в трубах.

                                      Рисунок 4.1 Схема сети

Наименьшее допустимое значение токов короткого замыкания:

- для линии выпрямителя ВАЗ-70-150 при коэффициенте кратности токаKK=4, поскольку аккумулятор относится, согласно ПУЭ, к взрывоопасным помещениям подставляя к формуле 4.1 вычисляем:

,

- для линии преобразователя П-145 при коэффициенте кратности токаKK=1,25, так как автоматический выключатель А3116 без выдержки времени с номинальным током более 100 А вычисляем по формуле 4.1:

Определяем сопротивление наружной проводки по формуле 4.3 – кабель из алюминиевых жил (АСБГ) с удельным сопротивлением ρ=0,028 Ом∙мм2/м:

Xф1=Xн1=Xп1=0

Сопротивление трансформатора, согласно схеме обмотокZт=0,36 Ом.

Определяем сопротивление внутренней проводки линии выпрямителя ВАЗ-70-150 по формуле 4.3; медные жилы (ПРТО) ρ=0,018 Ом∙мм2/м:

Xф3=Xн3=0,

так как провода медные.

Внешнее индуктивное сопротивлениеXп3 линии выпрямителя определяем по формуле 4.4, 29 при внешнем удельном индуктивном сопротивленииXП=0,15 Ом/км, так как внутренняя проводка проложена в трубах:

Определяем сопротивление внутренней проводки линии преобразователя П-145 по формуле 4.3, медные (ПРТО) ρ=0,018 Ом∙мм2/м:

Xф2=Xн2=0,

так как провода медные.

Внешнее индуктивное сопротивление линии преобразователяXП2 определяем аналогичноXП3:

Согласно формуле 4.2, находим действительные значения тока однофазного короткого замыкания:

при замыкании фазы на корпус выпрямителя ВАЗ – 70 – 150:

Поскольку вычисленные значения токов однофазного короткого замыкания для линии выпрямителя ВАЗ – 70 – 150 превышает допустимой по условиям срабатывания защиты:

140 А< 263,88 А,

то зануление спроектировано правильно.

Определим ток короткого замыкания при замыкании фазы на корпус преобразователя П – 145:

Для линии преобразователя П – 145 значения токов однофазного короткого замыкания не обеспечило срабатывание защитного устройства, так как ток короткого замыкания не превысил наименьшее допустимое значение тока короткого замыкания:

312,5 А> 289,85 А

Следовательно, необходимо увеличить сечение жил провода для линии преобразователя П– 145. Проверим возможность использования в линии П – 145 на кабель ПРТО 3×10+1×6.

Xф2=Xн2=0,

так как провода медные.

Ток однофазного короткого замыкания при замыкании фазы на корпус преобразователя П – 145:

Таким образом, расчетный ток однофазного короткого замыканияJ=311,17А, меньше допустимогоJНОМ=312,5 А, по условию срабатывания защиты. Следовательно, для срабатывания защиты необходимо увеличить сечение жил провода для линии преобразователя П – 145. Проверим возможность использования в линии П – 145 на кабель ПРТО  3×16+1×10.

Определяем сопротивление внутренней проводки линии преобразователя П-145 по формуле 4.3, медные (ПРТО) ρ=0,018 Ом∙мм2/м:

Xф2=Xн2=0,

так как провода медные.

Ток однофазного короткого замыкания при замыкании фазы на корпус преобразователя П – 145:

Для линии преобразователя П – 145 значения токов однофазного короткого замыкания превысило:

326,8 А> 312,5 А

Так, в линии преобразователя П – 145 необходимо заменить кабель ПРТО (3×6+1×4) на кабель ПРТО (3×16+1×10), который обеспечит срабатывание отключающих устройств при замыкании фазы на корпус преобразователя П – 145 [18].

Расчёт защитного зануление показан на демонстрационном листе 6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Система микропроцессорное централизации Еbilосk-950 является расширяемой электронной и компьютерной системой, предназначенной для обеспечения безопасности при движении поездов.

В данном дипломной работе была поставлены задачи разработки работы систему МПЦ для действующей станции Астана, а именно МПЦEbilock-950.

В первом разделе были рассмотрены анализы существующих систем, характеристика действующей станции, а также обоснование выбора системы микропроцессорной системы для станции Астана. Была выбрана МПЦ Еbilосk 950, так как она имеет ряд преимуществ и является более модернизированной чем другие МПЦ.

Во втором разделе были описаны основные компоненты, аппаратуры и устройства МПЦ Еbilосk, которые непосредственно участвуют при управление и контроля всеми напольными объектами и постовыми устройствами.

Третья глава посвящена выбору наиболее надежного и эффективного источника бесперебойного питания системных блоков и контроллеров централизации, которым оказался действительно наиболее распространенный феррорезонансныйUPS.

В разделе охраны труда был произведен расчёт зануление. В расчёте выяснили, чтобы обеспечит срабатывание отключающих устройств при замыкание фазы на корпус преобразователя П-145, в линий нужно заменить кабель ПРТО (3×6+1×4) на кабель ПРТО (3×16+1×10).

При рассматривании  системы МПЦEbilock 950 выяснили, что это система способна управлять станциями с любыми типами путевого развития независимо от их размера. Комплектация оборудования микропроцессорной централизации одинакова для различных станций и делятся на комплекты для малых, средних и больших станций. Система централизации может быть разделена на две главные подсистемы – процессорное устройство централизации (IРU950) и объектные контроллеры, управляющие напольным оборудованием.

Аппаратная платформаIРU950 использует самую современную технологию, которая гарантирует, что модульная программная система, созданная из общих и централизованных данных, имеет высокую надежность и низкую стоимость. Срок расчётной безотказной работы модуля для дублированной системы – 227 лет. Модуль не требует проверки.

Компьютерная диагностика системы позволяет предупреждать возможные отказы в работе централизации.

Гибкость, мобильность, безопасность, экономичность, лёгкость в эксплуатации – вот основные показатели  централизаций нового поколения в железнодорожных системах автоматики и телемеханики.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сапожников В.В., Кононов В.А.  Электрическая централизация стрелок и светофоров: Учебное иллюстрированное пособие для вузов ж.д. транспорта. – М.: Маршрут, 2002 г. – 168с.

2. Сапожников Вл.В., Елкин Б.Н., Кокурин И.М. Станционные системы автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 2000 г.- 432 с.

3.Бубнов В.Д., Казаков А.А., Казаков Е.А. "Станционные устройства автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте". М: Инфо, 2006г.- 359с.

4. Казиев Г.Д., Адаскин В.М. Повышать надежность рельсовых цепей. Автоматика, связь, информатика. №4, 2006 г. 48с.

5. Микропроцессорная централизация системыEBILOCK-950. Описание системы / АиТ Е06, Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск.-37 с.

6. Инструкция о порядке пользования устройствами электрической централизации поста ЭЦ-2 ст.Астана. АО «НК КТЖ». 2014 г.- 45 с.

7.Казиев Г.Д. Цели и задачи развития микропроцессорных систем ЖАТ // Автоматика, связь, информатика. 2004 г.

8. Сапожников Вл.В., Кононов В.А., Куренков С.А., Лыков А.А., Наседкин О.А., «Микропроцессорные системы централизации», Москва 2006 г.-394с.

9. Лабецкая Г.П., Анисимов Н.К. Организация, планирование и управление в хозяйстве сигнализации и связи. – М.: Маршрут, 2004. – 348 с.

10. «Микропроцессорная система централизации стрелок и сигналовEBILOCK 950» .М.,«ТРАНСИЗДАТ», 2008 г. - 368с.

11. СЦБИСТ - железнодорожный форум [Электронный ресурс]. - Режим доступа:httр://www.sсbist.соm

12. Микропроцессорная централизация системыEBILOCK 950. Описание системы, рекомендации к эксплуатации / Инструкция. «АББ Даймлер Бенц Транспортейшн (Сигнал)» 2000. – 47 с.

13. Черняев С.И., Описания системыEBILOCK 950. «АББ Даймлер Бенц Транспортейшн (Сигнал)». 2000.-38с.

14. Почаевец В.С «Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог». М: Маршрут, 2003г. – 314с.

15. Аркатов B.С. и др. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. - М: Транспорт, 1990. - 421с.

16. Сапожников Вл.В., Кокурин И.М. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики. – М.: Маршрут, 2006. – 247 с.

17. Ссылка:http://static.scbist.com/scb/uploaded/1056_pril_3.pdf

18.Омаров А.Д., Целиков В.В., Зальцман М.Д., Каспакбаев К.С., Матушевская Е.С.. Инженерные решения по безопасности труда на транспорте. Алматы 2002 г. - 459с.




Похожие работы, которые могут быть Вам интерестны.

1. Модернизация системы автоматического управления насосной циркуляционной станции №3 ЦСО сталеплавильного производства КЦ Чер МК ПАО Северсталь

2. РАЗРАБОТКА ПЛАНОВЫХ ЗАДАНИЙ ДЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ КУРСОВАЯ РАБОТА

3. ПРОЕКТ ПО ВНЕДРЕНИЮ ВОЛОКОННО – ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ И ДАТЧИКОВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА СИСТЕМЫ ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРИМЕРЕ СТАНЦИИ МЫТИЩИ

4. Разработка электронного журнала технического обслуживания инфраструктурных объектов компрессорной станции Шекснинского ЛПУ

5. Кровельные работы 9-ти этажного дома в г. Астана

6. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПУНКТА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (ПТО) ВАГОНОВ НА СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ. РАЗРАБОТКА ПАРКА ОТПРАВЛЕНИЯ ЧЕТНОГО НАПРАВЛЕНИЯ

7. Разработка системы хранения информации о ВКР, защищённых на кафедре «Информационные системы»

8. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «АВТОСЕРВИС»

9. Разработка системы стратегического планирования на предприятии

10. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭКВАЛИЗАЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ